[发明专利]一种生物基长碳链聚酰胺及其合成方法

说明书

本发明涉及一种生物基长碳链聚酰胺及其合成方法，本发明将由可再生植物油制备出的生物基1,9‑壬二酸以及1,12‑十二碳二胺为单体，在常压条件下，通过直接熔融缩聚反应合成生物基聚壬二酸酰十二二胺，即PA129。此合成过程中不添加任何有机溶剂，绿色环保，操作便捷，易于管控，大幅降低原料消耗及生产成本，提高了聚合效率及安全性。此外，此生物基长碳链聚壬二酸酰十二二胺可用作工程塑料、纤维及膜材料等，其可广泛应用于汽车零件、纺织服装、医学器件、机械制造、体育用品等领域。

技术领域

本发明属于生物基高分子材料合成领域，具体涉及一种生物基长碳链聚酰胺及其合成方法，特别涉及一种生物基聚壬二酸酰十二二胺及其合成方法。

背景技术

聚酰胺(Polyamide)，简称PA，工业上称为尼龙，发展至今已有八十多年。聚酰胺凭借优异的综合性能其用量位居全球五大工程塑料之首，同时也是仅次于聚酯纤维(涤纶)的世界第二大纤维材料。

通常，分子主链含有10个以上碳链的聚酰胺可称为长碳链聚酰胺。虽然，上世纪30～40年代，以PA6及PA66为代表的短链聚酰胺先后得到了大规模工业化应用，并且时至今日其产量依旧占据全球聚酰胺总产量及用量的90％以上。但是，他们依然无法克服短链聚酰胺吸水率高及尺寸稳定性差等问题。相比之下，研究发现长碳链聚酰胺在尺寸稳定性、吸水性、柔韧性、耐磨耐低温等方面的性能均优于短链聚酰胺。由此可见，长碳链聚酰胺的综合性能更加全面优越，并且长碳链聚酰胺主要用于高档工程塑料领域。

目前，随着国内外政策的引导，以及绿色环保要求的一再倡导，大力发展循环可再生的生物基聚酰胺产品已成为聚酰胺生产及研究领域的热点。大力发展生物基聚酰胺材料可以有效地降低对石化原料的依存度，缓解石油危机。因此，生物基聚酰胺材料逐步乃至完全取代石油基聚酰胺材料是未来高分子材料发展的必然趋势，推动生物基材料产业向多领域发展也必将成为全球共识。

迄今为止，现已开发出的生物基长碳链聚酰胺主要包括生物基PA610、PA11、PA1010、PA10T、PA1012、PA410等。除PA11外，其他几种生物基长碳链聚酰胺所需合成的生物基单体均为癸二酸或癸二胺，除此之外，并未使用其他生物基酸、胺等单体用于合成新型生物基长碳链聚酰胺，这极大的限制了生物基长碳链聚酰胺的发展空间。同时，PA11的生产技术也主要集中于阿科玛等极个别欧美企业中，我国在其实际应用方面仍然主要依赖于进口，这说明我国在此方面的研究水平还处于较低的阶段。

现有技术在合成生物基长碳链聚酰胺时所需要的单体的分子链更长，进而物化性质更为稳定，从而更不易溶解，以水为溶剂常压下溶解也较为困难。所以现有技术CN02144535、CN102010506、CN104447350在制备传统的长碳链聚酰胺PA1111、PA1212、PA1313、PA1414等过程中，均采用两步法：首先选用乙醇为溶剂制备相应的小分子胺盐，然后再在高温高压条件下进行熔融缩聚合成反应。上述方法的缺点是：一方面，使用乙醇为溶剂不如水清洁环保，单体反应成盐反应结束后，后期还需要经过低温冷却、旋转蒸发、干燥等后续处理操作。此操作步骤及工艺流程繁杂，不利于环保的同时也增加了后处理的工作难度。另一方面，缩聚反应过程中的保温保压阶段需要在高温高压条件下进行排气操作，体系中单体逸出严重，单体配比失衡。所以，在反应过程中，一般二胺单体均需要过量约5％左右，而单体过量又会起到封端作用，导致聚合物的分子量和性能下降。因此，如何环保、高效的合成性能优异的生物基长碳链聚酰胺是目前需要解决的技术问题。

发明内容