[發明專利]一種改性聚己內酰胺碳纖維水性上漿劑的制備方法

有效

• 申請號: 201811218764.2
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109898330B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 周存;呂靜成;胡允杰;鄭幗;吳波;強永勤
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: D06M15/598
• 分類號: D06M15/598;D06M15/59;C08G69/48;D06M101/40
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

本發明擬針對聚酰胺的特點，采用磷酸或含碳數不同的脂肪醇或磷酸酯對聚酰胺進行水性化改性。本發明涉及一種合成改性尼龍碳纖維水性上漿劑的方法，通過這種方法可以合成多種不同用途的水溶型尼龍上漿劑。本方法以脂肪醇如十二醇、磷酸酯如8102P、O3P，聚酰胺如PA6、PA66等為原料，加入溶劑進行開環反應，并在反應結束后脫除溶劑，得到產物羥基改性聚酰胺，通過測定生成物酸值來確定反應終點，并用NaOH或KOH水溶液將產物中和至中性。得到水溶型聚酰胺。本發明制備的水溶型聚酰胺，成本低，所用溶劑可重復使用，制備工藝簡單，可通過控制反應物的配比和中和劑用量控制水溶解程度。

技術領域

本發明涉及一種水性聚酰胺的合成技術。主要適用于合成聚酰胺的衍生物，特別是脂肪醇、磷酸酯以及磷酸改性聚酰胺。

背景技術

聚酰胺俗稱尼龍，它是大分子主鏈重復單元中含有酰胺基團的高聚物的總稱。聚酰胺可由內酰胺開環聚合制得，也可由二元胺與二元酸縮聚等得到。因具有極性的酰胺鍵等基團，在大分子間存在氫鍵，從而具有高強度、耐腐蝕性、耐候性、耐溶劑性等特點，已在油墨、熱熔膠、合成纖維及涂料等領域得到廣泛的應用。聚酰胺按溶解性可分為溶劑型聚酰胺和非溶劑型聚酰胺。早期的溶于芳烴的溶劑型聚酰胺，芳烴液體氣味大、污染環境、危害工人健康、限制了它的進一步使用。后期制得的醇溶性聚酰胺，其溶液的低溫穩定性差。而近年來所制得的醇溶性聚酰胺，它可以全溶于乙醇、異丙醇、丁醇及其混合溶劑中，不用苯、二甲苯作溶劑，但是在使用過程中需添加較多有機溶劑，有機揮發物(VOC)較多。降低揮發性有機化合物(VOC)及空氣有害污染物(HAP)已成為新興材料的研究方向。而水性聚酰胺除具有耐候性、耐久性、耐腐蝕性和高硬度等優異性能外，更重要的是具有不燃、無毒、無污染等環保優點，特別是近年來隨著有機溶劑價格的高漲和環保部門對有機溶劑使用與廢物排放的嚴格限制以及人們對綠色環保意識的不斷增強，水性聚酰胺取代有機溶劑型聚酰胺成為目前該領域發展的重要方向。環保型的聚酰胺已成為化工行業研究的熱點。目前，水性聚酰胺的制備主要有2條途徑：(1)在樹脂分子中引入羧基(或胺基)，用堿(或酸)中和形成陰離子型(或陽離子型)樹脂，能水溶性或增溶分散于水中；(2)在樹脂分子鏈中引入一定數量的強親水基團，如羧基、羥基、氨基、醚基、酰胺基等，自乳化而分散于水中。但上述制備方法所得產物都或多或少存在乳液穩定性差，水溶性差及適用范圍有限等不足，因此針對上述存在的問題我們制備出一種適用范圍寬，乳液穩定性和水溶性良好的水溶性聚酰胺。

發明內容：

本發明擬針對聚酰胺的特點，采用磷酸或含碳數不同的脂肪醇或磷酸酯對聚酰胺進行水性化改性。

本發明涉及一種合成改性尼龍碳纖維水性上漿劑的方法，通過這種方法可以合成多種不同用途的水溶型聚酰胺。

本方法以脂肪醇如十二醇、磷酸酯如8102P、O3P，聚酰胺如PA6、PA66等為原料，加入溶劑進行開環反應，并在反應結束后脫除溶劑，得到產物羥基改性聚酰胺，通過測定生成物酸值來確定反應終點，并用NaOH或KOH的水溶液將產物中和至中性。得到水溶型聚酰胺。

以O3P改性PA6為例，反應機理如下：

本發明中所述有磷酸，脂肪醇為十二醇、十八醇等，磷酸酯為C6-C12的多元磷酸酯，如517P、8102P、1214P、O3P等；聚酰胺為PA6、PA66等；有機溶劑為丙酮、乙酰丙酮、正己烷、環己烷、苯、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、異丙醇、N-甲基-2-吡咯烷酮、二氯甲烷、氯仿、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺中的任意一種或者兩種以上的混合物。

本發明中聚酰胺和脂肪醇、磷酸酯或磷酸的質量比為1:1-6，根據對產物水溶解性的不同要求確定反應配比；反應投料溫度為160-200℃；升溫速率為5-10℃/min；反應溫度為180-240℃；反應時間為2-6小時；有機溶劑與反應物中聚酰胺的質量比為1-4:1。