[發明專利]一種鏈端修飾的聚酰胺6、制備方法及應用

有效

• 申請號: 201410353083.2
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN104130404B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 戴禮興;張石愚
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C08G69/48
• 分類號: C08G69/48;C08G69/14;D01F6/60
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及高分子合成和纖維成型拉伸技術領域，特別涉及一種鏈末端修飾的聚酰胺6合成及其纖維制造方法。

背景技術

通過拉伸作用提高大分子鏈的取向程度是提高纖維性能的關鍵。常規脂肪族聚酰胺纖維如聚酰胺纖維是柔性鏈結構，分子鏈不易取向，所以力學性能的實際值和理論值差距很大。芳香族聚酰胺纖維具有剛性結構，分子鏈易取向，是成功實現工業化的高性能纖維品種之一，在國防、航天航空領域和日常生活中具有十分重要的用途，但其生產要求高，工藝條件苛刻，成本高。

常規合成纖維高性能化是目前的流行趨勢。對于常規合成纖維性能的提高，可以通過提高分子量、改變紡絲方式、提高拉伸倍數、顆粒增強等方式來實現，其中，通過拉伸使大分子鏈具有取向性是實現纖維高性能化的主要途徑。但由于聚酰胺纖維分子間的相互作用和熔融紡絲分子鏈的纏結等因素，阻礙了纖維的拉伸取向，目前的解決方案是采用如高溫下區域拉伸法、凝膠紡絲高倍拉伸法、屏蔽氫鍵的溶液紡絲拉伸法等提高纖維拉伸倍數。然而，上述拉伸方法在實際操作中，需要制備出超高分子量的聚合體，或是要改變現有的常規紡絲工藝與設備，因此，迄今為止還未取得突破性的進展，影響了聚酰胺纖維的高性能化。

發明內容

本發明針對現有技術在纖維高分子鏈拉伸取向方法方面存在的局限性，提供一種能有效改變分子鏈末端結構，得到具有強化拉伸效果的改性聚酰胺6、制備方法，并以其為原料，應用于制備功能性聚酰胺6纖維。

實現本發明目的的技術方案是提供一種鏈端修飾的聚酰胺6，它的結構為：

；

其中，X₁和X₂為功能基團或帶功能基團的分子鏈，X_?1與X₂相同或不同；Ar₁和Ar₂為苯環、稠環或雜環，Ar₁與Ar相同或不同。

在本發明技術方案中，所述的功能基團為氨基或羰基中的一種。所述的雜環為噻環、咯環或吡環。

一種如上所述的鏈端修飾的聚酰胺6的制備方法，其步驟如下：

1、以己內酰胺為原料，加入質量百分數為0～5?wt%的封端劑，熔融聚合，所述的封端劑為二酸或二胺，得到鏈端為氨基或羧基的聚酰胺6聚合物，聚合物的相對黏度為2.10～3.00；

2、在步驟1得到的聚合物中，加入質量百分數為1～5wt%的末端修飾劑，得到混合物；所述的末端修飾劑為含有苯環、稠環或雜環，且帶有功能基團的化合物；將混合物加入到飽和氯化鈣/甲醇溶液中，得到質量濃度為2～8?wt?%的溶液；在溫度為50～100℃的條件下充分攪拌，反應10～30h，得到鏈端剛性基團修飾的聚酰胺6溶液；

3、以質量百分數為10～80?wt?%的甲醇水溶液為沉析劑，對步驟2得到的聚酰胺6溶液進行沉析處理，沉析物經醇洗萃取，得到鏈端剛性基團修飾的聚酰胺6。

所述的末端修飾劑為苯胺、芐胺、萘胺、苯甲酸、二苯基乙酸、萘乙酸或2-氨基吡啶。

本發明技術方案還包括一種鏈端修飾的聚酰胺6纖維的制備方法，將鏈端修飾的聚酰胺6干燥后，通過螺桿擠出機熔融，經計量泵、紡絲組件后從噴絲板擠出，再經冷卻成型、拉伸、卷繞，得到一種鏈端修飾的聚酰胺6纖維。

上述鏈端修飾的聚酰胺6纖維的制備方法的一個優選方案是：螺桿擠出機熔融的溫度為255～275℃，總拉伸倍數為5～20倍，拉伸溫度為20～150℃。

本發明技術方案提供的鏈端修飾的聚酰胺6纖維的斷裂強度為690～750MPa，楊氏模量為4.1～4.8MPa。

由于分子鏈的兩端是拉伸中的重要著力點，因此，在拉伸力作用下發揮鏈末端牽引作用，可以使紛亂的柔性分子鏈有序伸展，從而提高力學性能。本發明以聚酰胺6為基礎，合成末端引入剛性基團的聚酰胺6，形成便于對柔性分子鏈牽引并強化拉伸效果的剛性鏈端結構，最終得到強度提高的聚酰胺6纖維。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果是：

1、本發明將剛性基團修飾到高分子鏈末端，具有制備產率高，綠色環保，無需催化劑等優點；

2、本發明以常規的紡絲和拉伸方式，獲得分子鏈取向度高的聚酰胺6纖維，實現常規纖維的高性能化；

3、鏈端牽引作用不僅可以提高拉伸倍數，而且可以有效地削弱分子鏈末端缺陷對纖維高性能化的障礙。

附圖說明

圖1是本發明實施例制備的分子鏈兩端由萘胺修飾的聚酰胺6在D2SO4中的¹H核磁共振圖譜。