[发明专利]一种耐极寒温度的生物质功能聚酰胺及其制备方法

说明书

本发明公开一种耐极寒温度的生物质功能聚酰胺，涉及生物质功能材料技术领域，耐极寒温度的生物质功能聚酰胺的结构式如下：其中5≤n≤5000，所述R₁为R₂为本发明还提供上述功能聚酰胺的制备方法。本发明的有益效果在于：本发明中功能聚酰胺无需与其他填料共混，其本身即具有极佳的耐低温性能，同时在室温下具有极佳的机械性能。

技术领域

本发明涉及生物质功能材料技术领域，具体涉及一种韧耐极寒温度的生物质功能聚酰胺及其制备方法。

背景技术

当今社会，聚合物的存在已经覆盖到各行各业。然而，大多数高分子聚合物都是由不可再生资源(化石)制备，利用可再生生物质资源制备高分子化合物的技术仍处于起步阶段。随着现代社会的进步，聚合物的应用愈发广泛，伴随着化石基聚合物材料所导致的大量负面影响。开发全新的技术利用生物质原料制备各种高分子聚合物材料成为了当今世界的发展趋势。除去常规行业的应用外，很多极端情况下的应用也受到各国的关注(例如：航空航天，极地科考)，这些情况下存在的极寒温度使材料的使用受到了极大的考验。因此，开发具有耐极低温度的生物质材料极为重要。

其中生物质聚酰胺是目前市场化极为成熟的一款生物质聚合物材料(Michael AR,Meier.Plant-Oil-Based Polyamides and Polyurethanes:Toward SustainableNitrogen-Containing Thermoplastic Materials.[J].Macromolecular rapidcommunications,2018.)。目前，耐极寒温度的聚酰胺主要以尼龙11为主，然而我国对该产品仍长期处于进口状态。我国目前也在现有传统尼龙6、尼龙66的基础上进行添加其他原料共混制备耐极寒温度的聚酰胺，例如：添加纳米颗粒，如公开号为CN104592753A的专利公开一种纳米纤维素增强增韧尼龙66复合材料及其制备方法，通过将尼龙66树脂与纳米纤维素等其他原料混合改善尼龙66的耐低温性能。

除去尼龙11(脆化温度＝-70℃)等少数长碳链聚酰胺具有较好的低温性能外，大多数传统尼龙材料的低温性能较差，极大限制了其应用。然而，目前尼龙11的生产由西方发达国家垄断，我国主要依赖进口。因此，大量的方式被应用在改善尼龙的低温性能(王学军,周柏阳.耐低温改性尼龙6的研究[J].工程塑料应用,1994,022(005):17-20.)。其中，主要的改性方法为添加其他填料进行共混。然而如何制备出本身具有极佳耐低温性能的生物质功能聚酰胺材料仍是挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术中改善聚酰胺低温性能的方法主要是与其他填料共混，缺少本身具有极佳耐低温性能的生物质功能聚酰胺材料。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：

一种耐极寒温度的生物质功能聚酰胺，其结构式如下：

其中5≤n≤5000，所述R₁为

R₂为

有益效果：本发明中功能聚酰胺无需与其他填料共混，其本身即具有极佳的耐低温性能，同时在室温下具有极佳的机械性能。

本发明中的功能聚酰胺经熔融压片后制膜并进行相应的力学性能测试，其在室温下力学性能参数为：弹性模量为50～1000MPa，拉伸断裂应力为5～1500MPa，拉伸断裂应变为20～1500％，拉伸韧性为50～300MJ/m³。可明显看出本发明所述生物质聚酰胺其在室温下具备优异的拉伸性能。

其液氮中力学性能参数为：弹性模量为100～1500MPa，拉伸断裂应力为5～1500MPa，拉伸断裂应变为20～1500％，与传统的聚酰胺材料如尼龙11相比，具有较佳的低温性能。

本发明还提供上述耐极寒温度的生物质功能聚酰胺的制备方法，包括以下步骤：