[发明专利]一种基于生物基尼龙的高强弹性纤维材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种基于生物基尼龙的高强弹性纤维材料及其制备方法，通过生物基PA与功能聚酰胺、抗氧化剂及其他助剂熔融共混并挤出纺丝，功能聚酰胺与生物基PA通过氢键结合有很好的的物理作用，使得生物基尼龙复合材料具有很好的相容性，从而可提升生物基尼龙的机械性能，而抗氧化剂和其他加工助剂可以改善生物基尼龙的加工性能，与现有技术相比，本发明获得的生物基尼龙纤维性能明显高于同类聚合物材料，力学性能和回弹性参数如下：断裂强度1‑500Mpa，断裂伸长率20‑2000％，回弹率50‑100％，韧性8‑500MJ/m³。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种基于生物基尼龙的高强弹性纤维材料及其制备方法。

背景技术

尼龙(Nylon)学名尼龙(Polyamidde，简称PA)，是分子主链上含有重复酰胺基团-[NHCO]-的热塑性树脂总称，属五大工程塑料之一，具有优异的机械物理性能、耐磨性能、自润滑性能、耐油性能，是国内外应用最广泛的一种热塑性工程塑料。根据单体的来源可将PA分为传统PA和生物基PA。生物基PA是指相对于传统石化法制得的PA，通过化工或生物技术将富余粮食或非粮食生物质转化为生物基单体，再由此单体聚合而成的PA。将尼龙进行纺丝及后处理得到的尼龙纤维在我国被称为锦纶。锦纶是世界上最早投入工业化生产的合成纤维，也是合成纤维的一个主要品种，具有优良的耐化学腐蚀性能、耐磨损性能、力学性能，在服装、家纺和工业用途领域应用广泛。

从全球的经济发展来看，为了减少对石油基产品的依赖，生物基材料的需求呈日益增长的趋势，生物基尼龙以目前的发展速度、发展规模和发展水平是远远不够的。因此大力加强生物基尼龙的研究工作尤其是其应用研究己成为必然。然而，对尼龙研究到目前还不够系统和全面。

传统纯尼龙材料自身性能存在局限性。为了满足使用需求，扩大材料市场，研究者对其进行改性的研究的热情与日俱增。改性可分为化学改性和物理共混两种，物理共混以其操作成本低且效果显著被广泛运用于尼龙加工中。相容性是决定共混物形态结构和性能的关键因素，但一般的共混体系的相容性并不好，以致于共混效果差，往往效果并不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于解决现有的生物基尼龙韧性差的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种基于生物基尼龙的高强弹性纤维材料，包括以下重量份数的原料：生物基PA0-1000份，功能聚酰胺0-1000份，天然抗氧化剂0-5份，加工助剂0-5份；

所述功能聚酰胺的结构通式如下：

其中5≤n≤5000，R₁和R₃为脂肪族主链结构，R₂为带有酯基官能团的侧链结构，R₄为带有硫醚的主链结构。

本发明通过生物基PA与功能聚酰胺、抗氧化剂及其他助剂熔融共混并挤出纺丝，解决了生物基尼龙韧性差的问题，功能聚酰胺与生物基PA有很好的的物理作用，可形成大量氢键，使得生物基尼龙复合材料具有很好的相容性，从而可提升生物基尼龙的机械性能，而抗氧化剂和其他加工助剂可以改善生物基尼龙的加工性能。

优选地，所述生物基PA包括PA11、PA10T、PA610、PA1010、PA1012、 PA410、PA56中的一种或多种。

优选地，所述抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

优选地，所述加工助剂包括分散剂、增塑剂、抗静电剂、均匀剂、偶联剂、喷涂剂中一种或多种。

优选地，所述R₁和R₃相同或相异，并独立选自以下结构式中的一种：