高溫尼龍的合成方法

發布于2023-11-03 11:09:51 點擊：0

目前高溫尼龍主要的合成工藝包括5種：高溫高壓溶液縮聚法、低溫溶液縮聚法、聚酯縮聚法、界面聚合法和直接熔融縮聚法。

1 高溫高壓溶液縮聚法

高溫高壓溶液縮聚法是目前工業生產最常采用的合成工藝。首先將等物質的量的二元酸和二元胺單體在N2環境的保護下與適量的水，少量的反應助劑加入到高壓聚合反應釜中，在較低溫下(＜100℃) 合成尼龍鹽，然后緩慢升高體系溫度進行預聚合，得到分子量相對較小的預聚物，將預聚物在真空烘箱中干燥，粉碎成合適粒徑的顆粒，然后通過固相縮聚工藝或者擠出設備經過熔融聚合得到高熔點、高分子量的終聚物。

該方法在水相體系下進行反應，生產成本低，經過多年發展，該工藝已經相當成熟，并且成功應用到工業化生產中。

Gaymans通過高溫高壓縮聚法成功制得PA4T。在60℃下將對苯二甲酸和丁二胺在水溶液中完全反應后制得PA4T鹽，在210℃、1.5MPa條件下反應2h，經過預聚、固相縮聚得到PA4T。PA4T/PA46可通過PA46鹽與PA4T鹽的共聚制備。

2 低溫溶液縮聚法

將等物質的量的二元酸和二元胺單體、少量的穩定劑加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)和吡啶的混合溶液中，加入適量的氯化鈣和氯化鋰，在一定條件下反應，所得產物在醇類溶劑中洗滌過濾后烘干，最后得到熔點在310℃左右，分子量較低的預聚物。

該工藝之所以沒有在生產中得到應用，主要是由于反應體系所用溶劑成本較高，且后續處理較為麻煩，且反應所得副產物會對反應容器造成腐蝕，給企業增加了極大的成本。

3 胺酯交換法

胺酯交換法是近些年來新開發的工藝，其主要機理在利用聚酯與脂肪族二胺單體進行酰胺化反應制得半芳香族PA。北京化工大學以聚對苯二甲酸乙二酯 (PET) 和己二胺為原料，以環丁砜為溶劑成功制備出PA6T。

該方法以回收聚酯作為原料，實現資源的再利用，符合環保政策要求，但是以高分子聚合物作為反應物，導致目標產物分子量無法控制，反應后期產物分子量增長困難，影響了該工藝的進一步產業化應用。

4 界面聚合法

界面聚合是指兩種互不相容的溶劑混合后會產生相界面，在相界面上發生的聚合反應而進行的聚合反應。其工藝過程為，將含有苯環的酰氯化合物分散在與水不相容的有機溶劑中，將二元胺分散在水相中，聚合反應發生在有機相和水相的界面上，通過攪拌就可得到相對分子量較高的PA。

該工藝無需高溫高壓，反應要求簡單且不可逆，制備所得產物分子量較高，但是反應體系溶劑回收處理較麻煩，溶劑消耗量大，設備利用率低，易造成環境污染，設備成本高，不適合大規模工業化生產。

5 直接熔融縮聚法

直接熔融縮聚法是在反應單體和聚合物熔融溫度以上，保持熔融狀態，在減壓和氮氣保護下，在熔融狀態下發生聚合的合成工藝。

直接熔融縮聚法設備及操作簡單，不需要溶劑，成本較低，而且高溫有利于反應進行并提高PA產物的分子量，實現連續反應，降低生產成本。但是該法制備產物出料時存在粘釜問題，且在空氣中易被氧化，限制了其在工業生產中的應用。