PA6-b-PPG嵌段共聚物的合成与表征

徐久升

摘要：以己内酰胺、己二酸、聚丙二醇(PPG) 等为原料，采用高压反应釜进行熔融缩聚，合成了一系列热塑性弹性体尼龙6-b-PPG(PA6-b-PPG) 嵌段共聚物。通过傅立叶变换红外分析、核磁共振氢谱对其化学结构进行表征，通过差示扫描量热、热失重分析其热性能，通过差示扫描量热分析、广角X 射线衍射及偏光显微镜分析其结晶性能，并测试了材料的力学性能。结果表明，聚合产物为PA6 硬段与PPG软段的嵌段共聚物；制备的系列PA6-b-PPG嵌段共聚物熔点在209～225℃之间，起始热分解温度在380～397℃之间。随着PPG 含量的增加，PA6-b-PPG 嵌段共聚物从γ型结晶向α 型结晶转变，密度、硬度、拉伸强度、弯曲强度逐渐降低，而断裂伸长率逐渐增加。可以通过调整软硬段的比例得到不同力学性能的PA6-b-PPG 嵌段共聚物，以满足不同条件下的需求。

关键词：热塑性弹性体；尼龙6 ；聚丙二醇；合成

Synthesisand Characterization of PA6-b-PPG Block Copolymers

XuJiusheng

Abstract ：Taking caprolactam，adipic acid，polypropylene glycol(PPG) and etc. as raw materials，a series of thermoplastic elastomersPA6-b-PPG block copolymers were synthesized by melt polycondensation in theautoclave. Chemical structure of PA6-b-PPG block copolymer was characterized byFTIR and 1H-NMR，thermalproperties were measured by DSC and TG，crystallization behaviors were analysed by DSC，WAXD and PLM，mechanical properties were alsotested. The results show that block copolymerization between PA6 hard segmentand PPG soft segment occurs. Melting points of the block copolymers vary from209℃ to 225℃ and initial thermaldecomposition temperatures vary from 378℃ to 397℃. The crystalline type of the block copolymers transform from γ-modification to α-modification with the contentof PPG increasing. The density，shore hardness，tensile strength and flexural strength of the block copolymersdecrease and elongation at break increases with the content of PPG increasing.The block copolymers with different mechanical properties can be gained throughadjusting the ratio of soft segment and hard segment in order to meet therequirements in different conditions.

Keywords ：polyamide thermoplastic elastomer ；nylon 6 ；polypropylene glycol ；synthesis

聚酰胺类热塑性弹性体(TPA) 由尼龙(PA) 硬段和聚醚软段构成。PA 硬段影响着TPA的熔点、密度、耐磨性和耐化学药品性能；聚醚软段影响着TPA 的低温特性、吸湿性和抗静电性。TPA 耐磨性能良好，硬度范围宽，回弹性好，尺寸稳定性和加工性能优异，有很好的耐化学药品性能和耐高低温性能，因而得到广泛的研究与应用。目前得到广泛应用的主要是PA12 型TPA，市场上PA6 型的TPA 只有法国埃尔夫阿托化学公司生产的PEBAX 系列中牌号为5512MNOO 和日本宇部公司生产的牌号为PAE600，601 等少数几种产品。关于TPA 的合成与研究，国内也有很多相关报道，其中合成方法以两步法为主，即先合成端羧基或端二异氰酸酯基的PA 预聚物，再与端羟基或端氨基的聚醚反应得到TPA 产品。生产PA12 型TPA的原料主要依赖进口且价格过高，国内很难大规模生产；采用两步法合成PA6型TPA，工艺过程较为复杂，而且在投料过程中很难控制软段与硬段活性端基的比例。笔者以PA6 为

硬段、聚丙二醇(PPG)为软段，合成了一种TPA——尼龙6-b- 聚丙二醇(PPG)(PA6-b-PPG) 嵌段共聚物原料来源广，成本低；同时采用一次性投料的合成方法，简化了工艺过程。

1　实验部分

1．1　主要原材料

己内酰胺：化学纯，岳阳巴陵石化有限公司；

PPG ：PPG–2000，化学纯，江苏海安石油化工厂；

己二酸：化学纯，新疆天利高新股份公司。

1．2　主要仪器与设备

高压不锈钢聚合釜：GSHA–5 型，山东威海行雨化工试验器械有限公司；

超导核磁共振(NMR)仪：Bruker AV–400 型，美国布鲁克公司；

傅立叶变换红外光谱(FTIR) 仪：NICOLET–460型，美国尼高力公司；

差示扫描量热(DSC)仪：NETZSCH DSC–204型，德国耐驰公司；

热失重(TG)分析仪：NETZSCH TG–209 型，德国耐驰公司；

偏光显微镜(PLM)：Mettler FP82HT 型，德国徕卡公司；

广角X 射线衍射(WAXD) 仪：D8 Discover 型，德国布鲁克公司；

万能电子试验机：JYW–67GP–TS2000S 型，深圳高铁检测设备有限公司；

悬臂梁冲击试验机：XJC–ZW 型，广州市广卓实验装备厂；

邵氏硬度计：LX–D型，莱州市得川试验仪器有限公司。

2　结论

(1) 合成了PA6-b-PPG 嵌段共聚物，通过表征伍威，等：PA6-b-PPG 嵌段共聚物的合成与表征 21验证了其分子结构为PA6 与PPG的嵌段共聚物。

(2) 制备的PA6-b-PPG 嵌段共聚物的热稳定性良好，熔点在209～225℃之间，起始热分解温度在380～397℃之间。

(3) 通过调整软段与硬段的比例，可以得到不同物理和力学性能的PA6-b-PPG 嵌段共聚物。

(4) 采用一次性投料合成PA6-b-PPG 嵌段共聚物的方法简单实用，原料来源广泛，成本低，可以实现工业化连续生产。