利用dmf製備尼龍粉末的方法

2023-07-19 09:52:46

專利名稱：：利用dmf製備尼龍粉末的方法
技術領域：
：本發明涉及一種尼龍樹脂產品的製備方法，尤其涉及一種利用DMF製備尼龍粉末的方法。
背景技術：
：尼龍粉末是一種熱塑性粉末，具有較寬的工作溫度、良好的耐衝擊、電絕緣物理性能及自潤滑、耐磨性好、摩擦係數小等優點。作為塗料使用具有加工性能好，塗裝後可進行機械加工、吸水性低、尺寸穩定性高及優良的熔融流動性。高熔點尼龍粉末比如尼龍46等，可作為其他高聚物的成核劑，能夠以微細顆粒的方式均勻的分散在聚合物樹脂中，促使結晶完善而實現高溫脫模，減少製品的收縮率，增加製品的尺寸穩定性和機械強度，縮短成型時間，提高生產效率。低熔點尼龍粉末，由於流平性好，與各種金屬具有良好的黏合力，用作金屬表面噴塗，即可保持金屬的剛性硬度，又可獲得尼龍的特性，並且可少加或不加潤滑油，其塗層可進行各種機械加工，如因尺寸不符合要求或表面不夠平整，可進行車、刨加工。目前己廣泛用於填料、黏合劑、醫藥、並逐漸向裝飾、消音減震等領域發展。尼龍粉末的製備方法通常有三種，即直接聚合法、機械粉碎法，也稱深冷粉碎法和化學方法也稱溶劑沉析法。直接聚合法是用特殊的聚合技術，從原料單體直接得到粉末狀聚合體。通過抗靜電劑、抗凝劑及分散劑等作用使形成的聚醯胺分子以微米或納米級存在。但工藝要求嚴格，難以大規模工業化生產。機械粉碎法是利用粉碎機在液氮中冷卻粉碎，將已合成的聚醯胺分子擠出、造粒、深冷處理後機械粉碎和球磨。該法需深冷設備，生產過程中需要大量深冷載體，而且得到的微粒形狀不規則，很難得到球形微粒，粒徑分布範圍寬，並伴有樹脂的降解和損耗。近幾年有報導說利用聚醯胺和水溶性聚合物進行熔融共混使尼龍樹脂分散到水溶性聚合物中，得到球形微粒，然後將水溶性聚合物用水溶解而得到尼龍粉末的。該方法只能製得較小粒徑的產品，而且溶解有水溶性高聚物的水溶液回收處理困難，處於聚醯胺內的其它助劑容易分散到水溶性聚合物中去而不易控制其它助劑與聚醯胺樹脂的比例，從而限制了其應用範圍。化學方法是選擇尼龍在溶劑中高溫下溶解性好，而在低溫下幾乎不溶於該溶劑，於高溫下是尼龍溶解，邊激烈攪拌邊冷卻得到粉末狀沉澱。該法只需常規化工設備，生產過程易於控制，溶劑可回收利用；粒度分布窄，樹脂基本無降解。現在通常所用溶劑為醇類，如甲醇、乙醇、乙二醇、硝基乙醇等，但用醇類作溶劑無法製備高熔點尼龍(如尼龍46)粉末等。
發明內容為了克服用醇類作溶劑不能製備高熔點尼龍粉末的缺點，本發明的目的在於提供一種簡單可行，容易實施的利用DMF製備尼龍粉末的方法。本方法可獲得的尼龍粉末粒徑小、粒度分布窄，粉末流動好。本發明的技術方案是以下述方式實現的一種利用DMF製備尼龍粉末的方法，它是將尼龍樹脂溶解於N-甲基甲醯胺(DMF)溶劑中，經高溫保壓、乾燥製得，高溫控制為145°C-290°C，壓力為0.71.5MPa。所述的尼龍樹脂溶解於N-甲基甲醯胺(DMF)溶劑中在攪拌條件下進行，攪拌轉速為150200r/min。所述的乾燥是在真空下乾燥，乾燥溫度為《9(TC。所述的乾燥在常壓下熱風乾燥，溫度《7(TC。所述的尼龍樹脂為尼龍6，尼龍66，尼龍IOIO，尼龍610，尼龍46或共聚尼龍的一種。所述的尼龍樹脂與DMF溶劑按重量比為尼龍樹脂DMF溶劑=1:3-1:30的比例混合加入到高壓容器中加熱並攪拌，恆溫保溫、保壓使物料均勻分散在DMF溶劑中，再進行乾燥製得尼龍粉末；溶劑回收後再利用。本發明的積極效果是本發明提供的製備尼龍粉末的方法不需特殊設備，過程簡單，DMF溶劑採購方便並可回收重複利用；獲得的尼龍粉末產品粒徑可調製，顆粒近似球形，粉末流動性好，比表面積大。本發明提供的方法可製取各類品種尼龍粉末，靜電噴塗技術塗覆粉末，磁性材料用粉末，高聚物成核劑用粉末、超細粉末等。本發明用DMF作溶劑比用乙醇作溶劑製得的尼龍6粉末的體積平均粒徑小的多，分別為65.78pm和186.02^im;用DMF製備的尼龍6粉末的粒度分布顯著變窄，更易於製得尼龍粉末。圖1為不同恆溫溫度製得的尼龍46粉末的粒度曲線。圖2為恆溫溫度對粉末體積平均粒徑、半高寬和超細粉體比率的關係。圖3為溶濟用量與粉末體積平均粒徑，半高寬和超細粉體比率。圖4為尼龍6粉末的粒度分析曲線。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明實施例l按尼龍樹脂與DMF溶劑按重量比為尼龍樹脂DMF溶劑1:3的比例，將尼龍6和DMF加入到高壓釜中，邊加熱邊攪拌，加熱到170。C，壓力為l.OMPa，保壓2小時，停止加熱，冷卻，出料，真空下(一0.09MPa)溫度《90'C烘乾，回收溶劑製得體積平均粒徑為90.2pm的尼龍6粉末。實施例2按尼龍樹脂與DMF溶劑按重量比為尼龍樹脂DMF溶劑-1:10的比例，將尼龍66和DMF加入到高壓釜中，邊加熱邊攪拌，加熱到220°C，壓力為UMPa，保壓2.5小時，停止加熱，冷卻，出料，常壓下熱風乾燥，溫度《7(TC烘乾，回收溶劑製得體積平均粒徑為109.3)im的尼龍66粉末。實施例3按尼龍樹脂與DMF溶劑按重量比為尼龍樹脂DMF溶劑1:20的比例，將尼龍610和DMF加入到高壓釜中，邊加熱邊攪拌，加熱到220°C，此時壓力為0.9MPa，保壓1.8小時，停止加熱，冷卻，出料，常壓下熱風乾燥，溫度《7(TC烘乾，回收溶劑製得體積平均粒徑為215.0^m的尼龍610粉末。實施例4按尼龍樹脂與DMF溶劑按重量比為尼龍樹脂DMF溶劑1:30的比例，將尼龍IOIO和DMF加入到高壓釜中，邊加熱邊攪拌，加熱到210°C，此時壓力為l.OMPa，保壓2.5小時，停止加熱，冷卻，出料，真空下(一0.09MPa)溫度《9(TC烘乾，回收溶劑製得體積平均粒徑為111.3Mm的尼龍1010粉末。實施例5按尼龍樹脂與DMF溶劑按重量比為尼龍樹脂DMF溶劑-1:30的比例，將尼龍46和DMF加入到高壓釜中，邊加熱邊攪拌，加熱到230°C，此時壓力為l.OMPa，保壓2.5小時，停止加熱，冷卻，出料，真空下(一0.09MPa)溫度《90'C烘乾，回收溶劑製得體積平均粒徑為145.9nm的尼龍46粉末。實施例6按尼龍樹脂與DMF溶劑按重量比為尼龍樹脂DMF溶劑二1:25的比例，將尼龍46和DMF加入到高壓釜中，邊加熱邊攪拌，溫度分別設置為230°C、240°C、260°C、280°C，保壓2.5小時，停止加熱，冷卻，常壓下熱風乾燥，溫度《7(TC烘乾，回收溶劑，製得尼龍46粉末。製得粉末的力度分析曲線如圖1所示。從圖1可以看出，溫度較低時，尼龍46粉末比較粗糙，而恆溫溫度越高，製備的粉末粒徑越小，且峰越窄，即粉末的粒度分布越窄。粒徑分布可用曲線峰的半高寬來表示，顯然，峰半高寬越小，尼龍粉末的粒徑分布越窄。超細粉有不同的粒度等級，500目以下習慣稱之為細粉，500~10000目左右為超細及超微細粉，萬目以上習慣稱亞納米粉。從圖1得到的不同溫度下的體積平均粒徑、粒度分布曲線峰的半高寬、超細粉體比率如表1和圖2所示。表1不同溫度下製得尼龍46粉末的體積平均粒徑、半高寬和超細粉體比率的值tableseeoriginaldocumentpage7從表1和圖2可以看出，隨著溫度的提高，尼龍46的體積平均粒徑逐步減小，這也說明設計不同的溫度可以獲得不同粒徑的尼龍46粉末。隨著恆溫溫度的升高，粒度分析曲線的半高寬越來越小，表明尼龍粉末的粒徑分布越來越窄；500目以上超細粉體的比率幾乎呈線性增加，28(TC時，體積平均粒徑達到65.7pm，相對於23(TC時減小了55%;體積平均粒徑的半高寬相對於230'C時減小了37%;超細粉體比率達到了約30%，相對於23(TC時增加了565%。從這些結果推測，如果再升高溫度，可能會得到粒徑更小的尼龍46粉末，但由於升高溫度會增大系統的壓力，這涉及到系統安全性，再者溫度過高時，升溫和降溫的時間就比較長，導致效率較低，能耗較大，還可能會引起尼龍的降解。所以在具體工藝中，應根據具體的使用要求及尼龍品種，選擇適宜的溫度，以達到最好的制粉效果。實施例7按尼龍樹脂與DMF溶劑按重量比為尼龍樹脂DMF溶劑1:15的比例，將尼龍46和DMF加入到高壓釜中，邊加熱邊攪拌，設置恆溫溫度為260°C，分別設置溶劑用量為5、10、20、30ml/g，保壓2.5小時，停止加熱、冷卻、出料、真空下(一0.09MPa)溫度《9(TC烘乾，回收溶劑，製得尼龍46粉末。不同溶劑用量製得粉末的體積平均粒徑、峰半高寬和超細粉體比率的值如表2所示。表2不同溶劑用量製得尼龍46粉末的體積平均粒徑、半高寬和超細粉體比率的值tableseeoriginaldocumentpage8tableseeoriginaldocumentpage9從表2和圖3可以看出隨著溶劑用量的增加，體積平均粒徑愈來愈小，30ml/g時體積平均粒徑為56.0pm，相對於5ml/g時減小了近60%;粒度分析曲線的半高寬越來越窄，相對於5ml/g時減小了近60%，表明尼龍粉末的粒徑分布越來越窄。DMF用量超過20ml/g以後，粉末的半高寬變化不大。當DMF用量較少(《10ml/g)，500目以上超細粉體的比率變化不大，當DMF用量超過10ml/g，超細粉體的比率幾乎呈線性增多，溶劑用量為30ml/g時，超細粉體比率近30%，相對於溶劑用量為5ml/g時增加了137%。但當溶劑用量過多時，必然提高制粉成本，回收溶劑能耗偏高，回收時間偏長，制粉效率降低，所以，應根據不同用途和尼龍品種，不同的粒徑要求，結合恆溫溫度，選擇適宜的溶劑用量。實施例8分別用乙醇和DMF作溶劑製得尼龍6粉末，其粒度分析曲線如圖4所示。從圖4可以看出，用DMF作溶劑比用乙醇作溶劑製得的尼龍6粉末的體積平均粒徑小的多，分別為65.78nm和186.02pm。從曲線的峰寬可知，用DMF製備的尼龍6粉末的粒度分布顯著變窄，這說明用DMF比用乙醇製得的尼龍粉末粒徑小、分布窄，更易於製得尼龍粉末。權利要求1.一種利用DMF製備尼龍粉末的方法，其特徵在於將尼龍樹脂溶解於N-甲基甲醯胺(DMF)溶劑中，經高溫保壓、乾燥製得，高溫控制為145℃-290℃，壓力為0.7～1.5MPa。2.根據權利要求1所述的利用DMF製備尼龍粉末的方法，其特徵在於溶解在攪拌條件下進行，攪拌轉速為150200r/min。3.根據權利要求2所述的利用DMF製備尼龍粉末的方法，其特徵在於在真空下乾燥，乾燥溫度為《9(TC。4.根據權利要求2所述的利用DMF製備尼龍粉末的方法，其特徵在於常壓下熱風乾燥，溫度《7(TC。5.根據權利要求l、2、3或4所述的利用DMF製備尼龍粉末的方法，其特徵在於尼龍樹脂為尼龍6，尼龍66，尼龍IOIO，尼龍610，尼龍46或共聚尼龍的一種。6.根據權利要求5所述的利用DMF製備尼龍粉末的方法，其特徵在於將尼龍樹脂與DMF溶劑按重量比為尼龍樹脂DMF溶劑=1:3-1:30的比例混合加入到高壓容器中加熱並攪拌，恆溫保溫、保壓使物料均勻分散在DMF溶劑中，再進行乾燥製得尼龍粉末；溶劑回收後再利用。全文摘要本發明公開了一種利用DMF製備尼龍粉末的方法，是將尼龍樹脂溶解於N-甲基甲醯胺(DMF)溶劑中，經高溫保壓，冷卻烘乾製得尼龍粉末，高溫控制為145℃-290℃，壓力為0.7～1.5MPa；本發明提供的製備尼龍粉末的方法設備簡單，製備過程易行，溶劑採購方便並可回收利用，獲得的尼龍粉末產品粒徑可調製，顆粒近似球形，粉末流動性好，比表面積大。根據本發明可製得各品種尼龍粉末，能用於聚合物的成核劑、靜電噴塗技術塗覆粉末和磁性材料用粉末等。文檔編號C08J3/12GK101157762SQ20071005515公開日2008年4月9日申請日期2007年9月13日優先權日2007年9月13日發明者何素芹,劉文濤,吳劉鎖,朱誠身,李中原,李宏鵬,許書珍申請人:鄭州大學