专利名称：一种超韧合金的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种合金的制备方法，尤其是涉及一种超韧合金的制备方法。
背景技术：
聚酯是工程塑料中最为重要的成员之一。因其具有优良的性价比和良好的生物降 解性而备受关注。半结晶芳香族聚酯的发展历程及应用尤其引人注意，20世纪50年代聚对 苯二甲酸乙二醇酯(PET)，70年代聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)相继工业化并得到很大应 用，十几年前，介于PET和PBT之间的聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)因1，3-丙二醇来源上 的巨大突破而使之成功工业化，如今，这三大聚酯在工程塑料中占有极其重要的地位，有关 他们的研究也成为过去很长一段时间和将来一段时间的重点。目前主要集中在合成方法自 身的研究、结晶动力学方面的研究、共混和共聚的研究。后两者的研究主要目的是增韧，其 中，共聚增韧已能达到很好的效果，如聚酯-醚弹性体的工业化。但共混由于第二或第三组 员本身韧性的好坏以及与聚酯相容性的好坏，当然还包括加工方法的选取都直接影响最终 的效果，这方面的研究虽很多但突破性的东西还鲜有报道。本发明正是在这样的背景下，从 加工方面和第二组员的选择上进行了深入探索，原位制备了一种超韧聚酯合金。简单的说 就是在聚酯合成的酯交换与缩聚之间加入一种新型超韧聚合物纳米端羧基丁腈橡胶。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种加工性能优良、 冲击强度高、低温韧性好的超韧合金的制备方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种超韧合金的制备方法，其特征在于，该方法为原位熔融缩聚，包括以下步骤(1)纳米端羧基丁腈橡胶分散将0. 1-15重量份纳米端羧基丁腈橡胶与溶剂按重 量比为1 (50-200)混合进行超声分散20-2 ，得到纳米端羧基丁腈橡胶悬浮液；(2)酯交换将对苯二甲酸二甲酯100重量份与二醇混合后加入第一催化剂0. 1-1 重量份，然后将混合溶液置于带搅拌装置的反应釜中，控制反应温度为140-205°C进行酯交 换反应；(3)预聚合待酯交换反应中蒸出的甲醇量达理论值92%后，向溶液中补加第二 催化剂0.1-1重量份、热稳定剂及光稳定剂，然后加入步骤(1)中制得的纳米端羧基丁腈橡 胶悬浮液，将温度升至230-240°C，调节真空度至IOOPa以下进行预缩聚反应0. 5-3h ；(4)聚合将反应釜温度升至245-270°C，调节真空度至20 以下进行缩聚反应 3_6h，得到缩聚产物，于70-90°C真空干燥40-50h即得到超韧合金。所述的纳米端羧基丁腈橡胶为粒径20-80nm，羧基含量为0. 1-0. 5wt%。的丁腈橡 胶。所述的二醇选自1，2-乙二醇、1，3-丙二醇或1，4-丁二醇中的一种或几种。所述的溶剂选自1，2_乙二醇、1，3_丙二醇、1，4_ 丁二醇、去离子水、乙醇、N，N_ 二甲基甲酰胺、甲苯、二甲亚砜、丙酮或环己烷中的一种或几种。所述步骤(3)中蒸出甲醇的理论值为对苯二甲酸二甲酯摩尔量的两倍。所述的第一催化剂与第二催化剂的具体物质可以相同也可以不同，均选自醋酸类 化合物、锑类化合物、钛类化合物或锗类化合物中的一种或几种，所述的醋酸类化合物选自 醋酸锌，所述的锑类化合物选自三氧化二锑，所述的钛类化合物选自二氧化钛或钛酸四正 丁酯中的一种或两种，所述的锗类化合物选自二氧化锗。所述步骤(3)中热稳定剂的加入量为酯交换后共混体系总重量的2%。-10%。，光稳 定剂的加入量为酯交换后共混体系总重量的2%。-10%。。所述的热稳定剂选自亚磷酸三苯酯、四(2，4-二-叔丁基苯)4，4’亚联苯基-二 亚磷酸酯、抗氧剂168(亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯)，抗氧剂沈4 (2，6-二叔丁基对 甲苯酚)，抗氧剂Topanol-A 0，4-二甲基-6-叔丁基苯酚)或抗氧剂IRGANOX 1330(3,3, 3，5，5，5-六叔丁基-a，a，a-(1，3，5-三甲基苯-2，4，6-三基)三-ρ-甲酚)中的一种或几 种。所述的光稳定剂选自光稳定剂944(聚-{16-[(1，1，3，3，-四甲基丁基)-胺基]1， 3,5,-三嗪-2，4-二基][(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚胺基]-1，6-己烷二基-[(2，2， 6，6_四甲基哌啶基)-亚胺基]})，光稳定剂622(聚[1-(2'-羟乙基)-2，2，6，6_四甲 基-4-羟基哌啶丁二酸脂])，光稳定剂770 (癸二酸双2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯)或光稳 定剂 783(聚{[6-[(1，1，3，3_ 四甲基丁基)氨基]]_1，3，5-三嗪-2，4-双[(2，2，6，6，-四 甲基-哌啶基)亚氨基]-1，6-己二撑[(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}与聚丁 二酸(4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯的复合物)中的一种或几种。所述步骤O)中的对苯二甲酸二甲酯及二醇的摩尔比彡0. 5。与现有技术相比，本发明制备的聚酯合金，由于纳米端羧基丁腈橡胶在基体中分 散均勻，只需很少量的纳米端羧基丁腈橡胶就能大幅度提高复合材料的断裂伸长率和冲击 强度，从而使得复合材料的具有更广泛的应用领域。采取上述方案制备的聚酯合金其断裂 伸长率较同等条件下合成的纯聚酯提高了近3倍，冲击韧性提高了近10倍。尤其是低温时 提高幅度更大。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。实施例1一种超韧聚酯合金的制备方法，该方法为原位熔融缩聚，包括以下步骤(1)纳米端羧基丁腈橡胶分散称取1，3-丙二醇50g，纳米端羧基丁腈橡胶lg，加 入150ml单口烧瓶中超声分散Mh，得到纳米端羧基丁腈橡胶悬浮液；(2)酯交换将对苯二甲酸二甲酯0. 4mol及1，3_丙二醇0. 8mol混合得到混合 物，再加入对苯二甲酸二甲酯重量1%。的催化剂三氧化二锑，将上述原料加入至250ml带 有搅拌装置的三颈烧瓶中，控制反应温度为205°C进行酯交换反应，待蒸出甲醇达理论值的 92%以后即可进行下一步反应；(3)聚合酯交换蒸出甲醇达理论值92%后，向溶液中加入占对苯二甲酸二甲酯 重量1%。的三氧化二锑及对苯二甲酸二甲酯重量2%。的二氧化钛作为催化剂，酯交换后共混体系总重量2%。的抗氧剂168及酯交换后共混体系总重量2%。的光稳定剂770，然后加 入步骤(1)中制得的纳米端羧基丁腈橡胶悬浮液，缓慢升高温度到235°C，调节真空度到 IOOPa以下进行预缩聚反应lh，后升高温度到245°C，调节真空度至20 以下进行缩聚反应 3h即得缩聚产物，将该产物于80°C真空干燥48h，即得超韧聚酯合金。实施例2—种超韧聚酯合金的制备方法，该方法为原位熔融缩聚，包括以下步骤(1)纳米端羧基丁腈橡胶分散称取1，3_丙二醇100g，纳米端羧基丁腈橡胶2g， 加入150ml单口烧瓶中超声分散Mh，得到纳米端羧基丁腈橡胶悬浮液；(2)酯交换将对苯二甲酸二甲酯0. 4mol及1，3_丙二醇0. 8mol混合得到混合 物，再加入对苯二甲酸二甲酯重量10%。的催化剂钛酸四正丁酯，将上述原料加入250ml带 有搅拌装置的三颈烧瓶中，控制反应温度为140°C进行酯交换反应，待蒸出甲醇达理论值的 92%以后即可进行下一步反应；(3)聚合酯交换蒸出甲醇达理论值92%后，向溶液中加入占对苯二甲酸二甲酯 重量6%。的醋酸锌、4%。的醋酸镁作为催化剂，加入酯交换后共混体系总重量10%。的抗氧剂 264及酯交换后共混体系总重量5%。的光稳定剂622，然后加入步骤(1)中制得的纳米端羧 基丁腈橡胶悬浮液，缓慢升高温度到235°C，调节真空度到IOOPa以下进行预缩聚反应lh， 后升高温度到245°C，调节真空度至20 以下进行缩聚反应他，得到缩聚产物，将该产物于 80°C真空干燥48h，即得超韧聚酯合金。实施例3一种超韧聚酯合金的制备方法，该方法为原位熔融缩聚，包括以下步骤(1)纳米端羧基丁腈橡胶分散称取1，3-丙二醇250g，纳米端羧基丁腈橡胶5g， 加入500ml单口烧瓶中超声分散Mh，得到纳米端羧基丁腈橡胶悬浮液；(2)酯交换将对苯二甲酸二甲酯0.4mol及1，3_丙二醇0.8mol混合得到混合物， 再加入对苯二甲酸二甲酯重量3%。的催化剂二氧化锗，将上述原料加入500ml带有搅拌装 置的三颈烧瓶中，控制反应温度为175°C进行酯交换反应，待蒸出甲醇达理论值的92%以 后即可进行下一步反应；(3)聚合酯交换蒸出甲醇达理论值92%后，向溶液中加入占对苯二甲酸二甲酯 重量3%。二氧化锗，4%。的三氧化二锑作为催化剂，体系总重量2%。的抗氧剂Topanol-A、8%0 的四(2，4-二-叔丁基苯)4，4’亚联苯基-二亚磷酸酯作为热稳定剂，及体系总重量4%。 光稳定剂622，然后加入步骤⑴中制得的纳米端羧基丁腈橡胶悬浮液，缓慢升高温度到 235°C，调节真空度到IOOPa以下进行预缩聚反应lh，后升高温度到270°C，调节真空度至 20Pa以下进行缩聚反应证得到缩聚产物，将该产物于80°C真空干燥48h，即得超韧聚酯合
^^ ο实施例4—种超韧聚酯合金的制备方法，该方法为原位熔融缩聚，包括以下步骤(1)纳米端羧基丁腈橡胶分散称取1，4- 丁二醇50g，纳米端羧基丁腈橡胶lg，加 入IOOml单口烧瓶中超声分散Mh，得到纳米端羧基丁腈橡胶悬浮液；(2)酯交换将对苯二甲酸二甲酯0. 4mol和1，4_ 丁二醇0. 8mol混合得到混合物， 再加入对苯二甲酸二甲酯重量5%。的二氧化钛作为催化剂，将上述原料加入250ml带有搅拌装置的三颈烧瓶中，控制温度为190°C进行酯交换反应，待蒸出甲醇达理论值的92%以 后即可进行下一步反应；(3)聚合酯交换蒸出甲醇达理论值92%后，向溶液中加入占对苯二甲酸二甲酯 重量5%。的催化剂钛酸四正丁酯，酯交换后共混体系总重量3%。的光稳定剂770及酯交换后 共混体系总重量2%。的亚磷酸三苯酯，然后加入步骤(1)中制得的纳米端羧基丁腈橡胶悬 浮液，缓慢升高温度到235°C，调节真空度到IOOPa以下进行预缩聚反应lh，后升高温度到 260°C，调节真空度至20 以下进行缩聚反应4. 5h得到缩聚产物，将该产物于80°C真空干 燥48h，即得超韧聚酯合金。实施例5一种超韧聚酯合金的制备方法，该方法为原位熔融缩聚，包括以下步骤(1)纳米端羧基丁腈橡胶分散称取1，4_ 丁二醇100g，纳米端羧基丁腈橡胶2g， 加入250ml单口烧瓶中超声分散Mh，得到纳米端羧基丁腈橡胶悬浮液；(2)酯交换将对苯二甲酸二甲酯0. 4mol和1，4_ 丁二醇0. 8mol混合得到混合物， 再加入对苯二甲酸二甲酯重量6%。的催化剂醋酸锌，将上述原料加入250ml带有搅拌装置 的三颈烧瓶中，控制温度为140°C进行酯交换反应，待蒸出甲醇达理论值的92%以后即可 进行下一步反应；(3)聚合酯交换蒸出甲醇达理论值92%后，向溶液中加入占对苯二甲酸二甲酯 重量1%。的催化剂醋酸锌，酯交换后共混体系总重量2%。的抗氧剂IRGAN0X 1330及酯交换 后共混体系总重量5%。的光稳定剂770，然后加入步骤(1)中制得的纳米端羧基丁腈橡胶悬 浮液，缓慢升高温度到235°C，调节真空度到IOOPa以下进行预缩聚反应lh，后升高温度到 270°C，调节真空度至20 以下进行缩聚反应3. 5h得到缩聚产物，将该产物于80°C真空干 燥48h，即得超韧聚酯合金。实施例6一种超韧聚酯合金的制备方法，该方法为原位熔融缩聚，包括以下步骤(1)纳米端羧基丁腈橡胶分散称取1，4- 丁二醇250g，纳米端羧基丁腈橡胶5g， 加入500ml单口烧瓶中超声分散Mh，得到纳米端羧基丁腈橡胶悬浮液；(2)酯交换将0. 4mol对苯二甲酸二甲酯和0. 8mol 1,4- 丁二醇混合得到混合 物，再加入对苯二甲酸二甲酯重量5%。的催化剂二氧化锗，将上述原料加入500ml带有搅拌 装置的三颈烧瓶中，控制温度为205°C进行酯交换反应，待蒸出甲醇达理论值的92%以后 即可进行下一步反应；(3)聚合酯交换蒸出甲醇达理论值92%后，向溶液中加入占对苯二甲酸二甲酯 重量5%。的催化剂二氧化锗，酯交换后共混体系总重量4%。的亚磷酸三苯酯及酯交换后共 混体系总重量2%。的光稳定剂622，然后加入步骤(1)中制得的纳米端羧基丁腈橡胶悬浮 液，缓慢升高温度到235°C，调节真空度到IOOPa以下进行预缩聚反应lh，后升高温度到 260°C，调节真空度至20 以下进行缩聚反应池得缩聚产物，将该产物于80°C真空干燥 48h，即得超韧聚酯合金。通过本实施方法1-6得到的聚酯合金经SEM、DSC、流变和力学性能分析表征可知， 纳米端羧基丁腈橡胶在聚酯基体中均勻分散，其断裂伸长率和冲击强度显著提高，表1为 实施例1-6聚酯合金室温(25°C )和低温(0°C )的断裂伸长率和冲击强度。
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表 权利要求
1.一种超韧合金的制备方法，其特征在于，该方法为原位熔融缩聚，包括以下步骤(1)纳米端羧基丁腈橡胶分散将0.1-15重量份纳米端羧基丁腈橡胶与溶剂按重量比 为1 (50-200)混合进行超声分散20-2 ，得到纳米端羧基丁腈橡胶悬浮液；(2)酯交换将对苯二甲酸二甲酯100重量份与二醇混合后加入第一催化剂0.1-1重 量份，然后将混合溶液置于带搅拌装置的反应釜中，控制反应温度为140-205°C进行酯交换 反应；(3)预聚合待酯交换反应中蒸出的甲醇量达理论值92%后，向溶液中补加第二催化 剂0. 1-1重量份、热稳定剂及光稳定剂，然后加入步骤(1)中制得的纳米端羧基丁腈橡胶悬 浮液，将温度升至230-240°C，调节真空度至IOOPa以下进行预缩聚反应0. 5-3h ；(4)聚合将反应釜温度升至245-270°C，调节真空度至20 以下进行缩聚反应3_6h， 得到缩聚产物，于70-90°C真空干燥40-50h即得到超韧合金。
2.根据权利要求1所述的一种超韧合金的制备方法，其特征在于，所述的纳米端羧基 丁腈橡胶为粒径20-80nm，羧基含量为0. 1-0. 5wt%。的丁腈橡胶。
3.根据权利要求1所述的一种超韧合金的制备方法，其特征在于，所述的二醇选自1， 2-乙二醇、1，3-丙二醇或1，4-丁二醇中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种超韧合金的制备方法，其特征在于，所述的溶剂选自1，2-乙二醇、1，3-丙二醇、1，4_丁二醇、去离子水、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、甲苯、二甲亚砜、 丙酮或环己烷中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种超韧合金的制备方法，其特征在于，所述步骤C3)中蒸出 甲醇的理论值为对苯二甲酸二甲酯摩尔量的两倍。
6.根据权利要求1所述的一种超韧合金的制备方法，其特征在于，所述的第一催化剂 与第二催化剂的具体物质可以相同也可以不同，均选自醋酸类化合物、锑类化合物、钛类化 合物或锗类化合物中的一种或几种，所述的醋酸类化合物选自醋酸锌，所述的锑类化合物 选自三氧化二锑，所述的钛类化合物选自二氧化钛或钛酸四正丁酯中的一种或两种，所述 的锗类化合物选自二氧化锗。
7.根据权利要求1所述的一种超韧合金的制备方法，其特征在于，所述步骤C3)中热稳 定剂的加入量为酯交换后共混体系总重量的2%。-1 0%。，光稳定剂的加入量为酯交换后共 混体系总重量的2%0 -10%。。
8.根据权利要求1所述的一种超韧合金的制备方法，其特征在于，所述的热稳定剂选 自亚磷酸三苯酯、四(2，4_二-叔丁基苯)4，4’亚联苯基-二亚磷酸酯、抗氧剂1 68(亚磷酸 三(2，4-二叔丁基苯基)酯)，抗氧剂沈4(2，6_ 二叔丁基对甲苯酚)，抗氧剂Topanol-AQ， 4-二甲基-6-叔丁基苯酚)或抗氧剂 IRGAN0X 1330 (3，3，3，5，5，5-六叔丁基-a，a，a-(1， 3，5-三甲基苯-2，4，6-三基)三-ρ-甲酚)中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种超韧合金的制备方法，其特征在于，所述的光稳定剂选 自光稳定剂944(聚-{[6-[(1，1，3，3，-四甲基丁基)_胺基]1，3，5，-三嗪_2，4_ 二基] [(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚胺基]-1，6-己烷二基-[(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚胺 基]})，光稳定剂622 (聚[1- (2 ‘-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基~4~羟基哌啶丁二酸脂])， 光稳定剂770(癸二酸双2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯)或光稳定剂783(聚{[6_[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-双[(2，2，6，6，_四甲基-哌啶基)亚氨基]_1，6-己二撑
}与聚丁二酸(4-羟基-2，2，6，6-四甲 基-1-哌啶乙醇)酯的复合物)中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的一种超韧合金的制备方法，其特征在于，所述步骤O)中的 对苯二甲酸二甲酯及二醇的摩尔比< 0. 5。
全文摘要
本发明涉及一种超韧合金的制备方法，该方法为原位熔融缩聚，包括纳米端羧基丁腈橡胶分散、酯交换、预聚合及聚合四个步骤。与现有技术相比，本发明只需很少量的纳米端羧基丁腈橡胶就能大幅度提高复合材料的断裂伸长率和冲击强度，尤其是低温时提高幅度更大，从而使得复合材料的具有更广泛的应用领域。
文档编号C08G63/183GK102115578SQ20091024765
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者杨桂生, 陈珍明 申请人:上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司