[發明專利]聚酰胺聚合物的真空預澆鑄

有效

• 申請號: 201410143884.6
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN104129010B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 利恩·曼斯特;保羅·諾米科斯
• 申請（專利權）人: 英威達紡織（英國）有限公司
• 主分類號: B29B9/06
• 分類號: B29B9/06;C08G69/28
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司11372
• 代理人: 吳大建,劉華聯

技術領域

本公開涉及一種用于利用真空預澆鑄制造聚酰胺顆粒的方法和裝置以及澆鑄聚酰胺顆粒的方法。

背景技術

在重復的酰胺單元之間具有至少85%的脂肪族鍵的特殊種類的脂肪族聚酰胺被稱為尼龍聚酰胺。已知這些脂肪族聚酰胺源自二元羧酸和其它形成酰胺的二元羧酸的衍生物，如酸酐、酰胺、酰鹵、半酯、二酯，并且通常與伯胺或仲胺進行化學反應。更具體地，已知由諸如二羧酸和二胺之類的單體所形成的脂肪族聚酰胺聚合物是由伯或仲二胺（每個氮原子至少與一個氫相連接的二胺）與二羧酸或形成酰胺的二元羧酸的衍生物的反應來獲得的。反應流程圖的例子如下所示：

-[NH-R'-NH-CO-R-CO]-_n-+nH₂O

其中R和R'表示二價烴基，而n表示重復單元的數目和水分子的數目。

源自一分子的各個二酸和二胺的聚合物的“結構單元”均以各自的基團，R和R'中碳原子的數目來命名。因此，源自六亞甲基-1,6-二胺和己二酸的聚酰胺是“尼龍6,6”（聚己二酰己二胺）。

成纖聚酰胺可以通過在縮合聚合反應條件下（一般在180℃到300℃）加熱基本上等摩爾量的二胺和二羧酸或二元羧酸的形成酰胺的衍生物的來制備。該產品具有能夠達到足夠高的分子量的成纖特性。

一種給定的聚酰胺的特性可以在相當大的范圍內變化，并且可以取決于分子量。在某種程度上，該聚酰胺的特性受其末端基團的性質的影響，該末端基團反過來取決于過量使用的反應物、二胺或二酸。

成纖聚酰胺的兩個特征涉及其高熔點和低溶解度。由簡單類型的胺和酸所制得的那些幾乎總是不透明的熔融固體或者在一個相當確定的溫度下變成透明的。在低于其熔點的溫度下，成纖聚酰胺用X射線檢測時一般提供尖銳的X-射線晶體粉末衍射圖，大規模狀態下晶體結構的明確證據。這些聚酰胺的密度通常在1.0和1.2之間，更具體地，尼龍6,6的密度目前被認為是1.14克/厘米³。

和其他縮聚產物一樣，聚酰胺一般包括具有非常相似的結構的獨立單元。這些獨立單元的平均粒徑，聚合物的平均分子量，在一定范圍內受到刻意控制。聚合反應在進一步進行后，獲得的平均分子量（以及特性粘度）會較高。

如果反應物完全是等摩爾量使用，聚合反應和加熱均在允許揮發性產物逸出的條件下持續很長一段時間，則能夠獲得具有極高分子量的聚酰胺。然而，如果任一反應物使用過量，那么聚合反應進行到某一點上并且基本停止。聚合反應終止的時間點可以取決于過量使用的二胺或二元酸（或衍生物）的量。

一種制備聚酰胺的簡便的方法包括：通過在液體中混合大約化學等當量的二胺和二羧酸來制備鹽，該液體可以選擇為產物鹽的不良溶劑。如果需要，通過從合適的溶劑中結晶可以將從液體中分離的鹽純化。這些二胺-二羧酸鹽是結晶的并有固定熔點。它們可溶于水，并可以方便地從某些醇及醇-水混合物中結晶。

從二胺-二羧酸鹽制備成纖聚酰胺可以以許多方式來進行。該鹽可以在不使用溶劑或稀釋劑、在允許除去反應中生成的水的條件下被加熱到反應溫度（180℃至300℃）。

在用于造絲及其它形狀的物體前，可能需要將聚酰胺置于減壓下，例如，相當于50到300毫米汞柱（67至400毫巴）的絕對壓力下。這可以很方便地做到，在使聚合物固化前，通過排空制備聚酰胺的反應容器。

一般而言，在上述聚酰胺形成過程中不添加催化劑是必需的。然而，已知某些含磷的材料，例如金屬膦酸鹽和磷酸鹽，可以起到一定程度的催化作用。使用外加催化劑有時為制備高分子量的材料帶來額外的優勢。

大多數線性縮合聚合物，聚酰胺的商業化制備，一般涉及加熱單體原料以造成聚合物逐步縮合。該方法通常分幾個階段進行，同時通過脫除揮發成分來形成低分子量、低粘度聚合物液體的中間體。在各種真空度和停留時間和溫度下處理該低分子量、低粘度聚合物液體以使得聚合物達到所期望的最終分子量和粘度。

盡管所期望的最終分子量和粘度一般都能夠實現，但是在澆鑄過程中縮短反應時間并獲得一致均勻的聚合材料則可能會出現問題。因而，開發并利用各種技術來更高效地制造聚合材料并具有改善的均一性，這將是本領域中的進步。

發明內容