本发明具体涉及一种高性能聚酰胺弹性体材料及其制备方法，属于聚酰胺弹性体技术领域。
背景技术：
聚酰胺弹性体tpae是含有聚酰胺硬段(结晶相)和聚醚软段(连续相)的共聚物。聚酰胺弹性体具有优异的柔软性、良好的回弹性、优异的低温冲击性能等等，广泛用于体育用品、医疗器械、汽车工业、电子电器、电气精密仪器等许多领域。
目前，该产品主要由国外几家大型跨国公司在生产，包括法国阿科玛公司、德国赢创公司、日本宇部公司等。这些厂家的产品主要以长碳链尼龙作为硬段，产品韧性高，耐低温性好，但存在着强度低，加工性能差，耐温低等缺陷，限制了产品的应用领域。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高性能聚酰胺弹性体材料，其具有更高的强度和玻璃化转变温度，更好的加工性能和部分气体阻隔性能，黄度值低，无低聚物；同时本发明提供了一种简单易行的制备方法。
本发明所述的高性能聚酰胺弹性体材料，包括聚酰胺弹性体本体和添加剂；
所述聚酰胺弹性体本体由聚酰胺硬段和聚醚软段组成，具有以下结构：
(a)聚酰胺硬段含有间苯二甲胺、间苯二甲酸或对苯二甲酸特殊单元，半芳香尼龙结构占全部硬段的质量分数为60-100％；
(b)聚醚软段为聚醚二元醇或聚醚二元胺。
所述聚酰胺硬段为pamxdy或paxi或paxi/xt共聚物，其中mxd为间苯二甲胺，i为间苯二甲酸，t为对苯二甲酸，y为其他脂肪族或芳香族二酸，x为其他脂肪族或芳香族二胺。
所述其他脂肪族或芳香族二胺x为丁二胺、戊二胺、己二胺、壬二胺、癸二胺、十二烷二胺、间苯二甲胺或对苯二甲胺中的一种或多种。
所述其他脂肪族或芳香族二酸y为己二酸、癸二酸、十二烷二酸、间苯二甲酸、环己烷二羧酸及其混合物、庚二酸、辛二酸、壬二酸、十一烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸、间苯二甲酸或对苯二甲酸中的一种或多种。
所述聚醚软段为聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇或氨基封端的聚醚中的一种或多种，数均分子量优选为300-3000。
所述添加剂包括抗氧剂、催化剂、分子链调节剂和热稳定剂，添加剂的添加质量≥1％。
所述的高性能聚酰胺弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以水作为溶剂，将聚酰胺硬段单体和聚醚二胺软段混合，加入添加剂，在一定压力下低温预聚，温度控制在130-200℃，反应时间为2-10h，优选为3-5h；
(2)将步骤(1)得到的预聚体升温熔融，在熔融状态抽真空或吹扫氮气快速聚合，反应温度为200-280℃，反应时间为0.5-3h。
聚醚低聚物容易热降解，降解反应使产物着色并限制聚合物分子量的增加。本发明采用前期低温预聚，成功避开了聚醚低聚物的降解温度；前期预聚过程聚醚二胺会参与到反应中，链接到分子链中，这样后期升温反应过程聚醚不容易发生降解，后期反应速度加快。
本发明通过催化剂和热稳定剂的加入，反应过程工艺的控制，整个反应过程时间大大缩短，聚合工艺相对简化，得到的聚合物黄度值低，无低聚物。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的高性能聚酰胺弹性体产品，聚酰胺硬段芳香环质量占比高，使得产品强度高，耐高温性能好，经试验证实，以具有pamxdy或paxi或paxi/xt结构的聚酰胺作为硬段得到的弹性体，其拉伸强度＞50mpa，玻璃化转变温度＞80℃，高于现使用的弹性体产品；
(2)本发明制备的高性能聚酰胺弹性体，通过引入间位芳香环特殊结构，使最终聚酰胺弹性体的结晶度降低，分子间排列变化，提高了产品流动性，使其具有更好的加工性能，经试验证实，本发明制备的聚酰胺弹性体与长碳链聚酰胺弹性体相比，注塑件的表面光洁度较好；
(3)由于间位芳香环特殊结构的引入，使得所述的聚酰胺弹性体具有部分气体阻隔性；
(4)本发明所述高性能聚酰胺弹性体的制备方法简化，工艺控制巧妙，最终产品的黄度值＜6，无低聚物。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
将2.89g间苯二甲胺，3.38kg己二酸，3.73kg氨基封端的ppg2000，6kg水与1g次亚磷酸钠，15g抗氧剂，20g热稳定剂投入50l聚合釜中，使用co2置换2遍空气，加热聚合釜，待釜内温度达到190℃时保温保压预聚。
待聚合釜中物料固含量达到90％时，缓慢泄压升温至常压，反应釜温度在240℃，然后缓慢抽真空，在400pa真空度下反应1h，加压出料切粒。经测试该产物的熔点为220℃，拉伸强度60mpa，玻璃化转变温度高达85℃，黄度值4。
实施例2
将2.78kg间苯二甲酸，1.06kg对苯二甲酸，2.47kg己二胺，3.69kg氨基封端的ppg2000，6kg水与1g次亚磷酸钠，15g抗氧剂，20g热稳定剂投入50l聚合釜中，使用co2置换2遍空气，加热聚合釜，待釜内温度达到160℃时保温保压预聚。
待聚合釜中物料固含量达到90％时，缓慢泄压升温至常压，反应釜温度在220℃，然后缓慢抽真空，在600pa真空度下反应1.5h，加压出料切粒。经测试该产物的熔程为160-190℃，拉伸强度55mpa，玻璃化转变温度高达93℃，黄度值3。
实施例3
将3.336kg间苯二甲酸，2.23kg己二胺，2.5kg氨基封端的ppg2000，5kg水与1g次亚磷酸钠，12g抗氧剂，16g热稳定剂投入50l聚合釜中，使用co2置换2遍空气，加热聚合釜，待釜内温度达到150℃时保温保压预聚。
待聚合釜中物料固含量达到90％时，缓慢泄压升温至常压，反应釜温度在200℃，然后缓慢抽真空，在200pa真空度下反应1h，加压出料切粒。经测试该产物的熔程为140-170℃，拉伸强度63mpa，玻璃化转变温度高达104℃，黄度值3。
表1实施例产物性能
对比例1
将2.976kg癸二胺，4.838kg十二烷二酸，3.33kg氨基封端的ppg2000，3kg水与1g次亚磷酸钠，15g抗氧剂，20g热稳定剂投入50l聚合釜中，使用co2置换2遍空气，加热聚合釜，待釜内温度达到180℃时保温保压预聚。
待聚合釜中物料固含量达到90％时，缓慢泄压升温至常压，反应釜温度在210℃，然后缓慢抽真空，在400pa真空度下反应1h，加压出料切粒。经测试该产物的熔程为154℃，拉伸强度38mpa，玻璃化转变温度40℃。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
1.一种高性能聚酰胺弹性体材料，其特征在于：包括聚酰胺弹性体本体和添加剂；
所述聚酰胺弹性体本体由聚酰胺硬段和聚醚软段组成，具有以下结构：
(a)聚酰胺硬段含有间苯二甲胺、间苯二甲酸或对苯二甲酸单元，半芳香尼龙结构占全部硬段的质量分数为60-100％；
(b)聚醚软段为聚醚二元醇或聚醚二元胺。
2.根据权利要求1所述的高性能聚酰胺弹性体材料，其特征在于：聚酰胺硬段为pamxdy或paxi或paxi/xt共聚物，其中mxd为间苯二甲胺，i为间苯二甲酸，t为对苯二甲酸，y为其他脂肪族或芳香族二酸，x为其他脂肪族或芳香族二胺。
3.根据权利要求1所述的高性能聚酰胺弹性体材料，其特征在于：
其他脂肪族或芳香族二胺x为丁二胺、戊二胺、己二胺、壬二胺、癸二胺、十二烷二胺、间苯二甲胺或对苯二甲胺中的一种或多种；
其他脂肪族或芳香族二酸y为己二酸、癸二酸、十二烷二酸、间苯二甲酸、环己烷二羧酸及其混合物、庚二酸、辛二酸、壬二酸、十一烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸、间苯二甲酸或对苯二甲酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的高性能聚酰胺弹性体材料，其特征在于：聚醚软段为聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇或氨基封端的聚醚中的一种或多种，数均分子量为300-3000。
5.根据权利要求1所述的高性能聚酰胺弹性体材料，其特征在于：添加剂包括抗氧剂、催化剂、分子链调节剂和热稳定剂，添加剂的添加质量≥1％。
6.一种权利要求1-5任一所述的高性能聚酰胺弹性体材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)以水作为溶剂，将聚酰胺硬段单体和聚醚二胺软段混合，加入添加剂，在一定压力下低温预聚，温度控制在130-200℃，反应时间为2-10h；
(2)将步骤(1)得到的预聚体升温熔融，在熔融状态抽真空或吹扫氮气快速聚合，反应温度为200-280℃，反应时间为0.5-3h。
7.根据权利要求6所述的高性能聚酰胺弹性体材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，反应时间为3-5h。
技术总结