[發明專利]一種耐極寒溫度的生物質功能聚酰胺及其制備方法

有效

• 申請號: 202110019745.2
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112724402B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 汪鐘凱;宋凌志;丁永良;劉偉;馬儲情
• 申請（專利權）人: 安徽農業大學
• 主分類號: C08G69/42
• 分類號: C08G69/42
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 葉濛濛

本發明公開一種耐極寒溫度的生物質功能聚酰胺，涉及生物質功能材料技術領域，耐極寒溫度的生物質功能聚酰胺的結構式如下：其中5≤n≤5000，所述R₁為R₂為本發明還提供上述功能聚酰胺的制備方法。本發明的有益效果在于：本發明中功能聚酰胺無需與其他填料共混，其本身即具有極佳的耐低溫性能，同時在室溫下具有極佳的機械性能。

技術領域

本發明涉及生物質功能材料技術領域，具體涉及一種韌耐極寒溫度的生物質功能聚酰胺及其制備方法。

背景技術

當今社會，聚合物的存在已經覆蓋到各行各業。然而，大多數高分子聚合物都是由不可再生資源(化石)制備，利用可再生生物質資源制備高分子化合物的技術仍處于起步階段。隨著現代社會的進步，聚合物的應用愈發廣泛，伴隨著化石基聚合物材料所導致的大量負面影響。開發全新的技術利用生物質原料制備各種高分子聚合物材料成為了當今世界的發展趨勢。除去常規行業的應用外，很多極端情況下的應用也受到各國的關注(例如：航空航天，極地科考)，這些情況下存在的極寒溫度使材料的使用受到了極大的考驗。因此，開發具有耐極低溫度的生物質材料極為重要。

其中生物質聚酰胺是目前市場化極為成熟的一款生物質聚合物材料(Michael AR,Meier.Plant-Oil-Based Polyamides and Polyurethanes:Toward SustainableNitrogen-Containing Thermoplastic Materials.[J].Macromolecular rapidcommunications,2018.)。目前，耐極寒溫度的聚酰胺主要以尼龍11為主，然而我國對該產品仍長期處于進口狀態。我國目前也在現有傳統尼龍6、尼龍66的基礎上進行添加其他原料共混制備耐極寒溫度的聚酰胺，例如：添加納米顆粒，如公開號為CN104592753A的專利公開一種納米纖維素增強增韌尼龍66復合材料及其制備方法，通過將尼龍66樹脂與納米纖維素等其他原料混合改善尼龍66的耐低溫性能。

除去尼龍11(脆化溫度＝-70℃)等少數長碳鏈聚酰胺具有較好的低溫性能外，大多數傳統尼龍材料的低溫性能較差，極大限制了其應用。然而，目前尼龍11的生產由西方發達國家壟斷，我國主要依賴進口。因此，大量的方式被應用在改善尼龍的低溫性能(王學軍,周柏陽.耐低溫改性尼龍6的研究[J].工程塑料應用,1994,022(005):17-20.)。其中，主要的改性方法為添加其他填料進行共混。然而如何制備出本身具有極佳耐低溫性能的生物質功能聚酰胺材料仍是挑戰。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于現有技術中改善聚酰胺低溫性能的方法主要是與其他填料共混，缺少本身具有極佳耐低溫性能的生物質功能聚酰胺材料。

本發明通過以下技術手段實現解決上述技術問題：

一種耐極寒溫度的生物質功能聚酰胺，其結構式如下：

其中5≤n≤5000，所述R₁為

R₂為

有益效果：本發明中功能聚酰胺無需與其他填料共混，其本身即具有極佳的耐低溫性能，同時在室溫下具有極佳的機械性能。

本發明中的功能聚酰胺經熔融壓片后制膜并進行相應的力學性能測試，其在室溫下力學性能參數為：彈性模量為50～1000MPa，拉伸斷裂應力為5～1500MPa，拉伸斷裂應變為20～1500％，拉伸韌性為50～300MJ/m³。可明顯看出本發明所述生物質聚酰胺其在室溫下具備優異的拉伸性能。

其液氮中力學性能參數為：彈性模量為100～1500MPa，拉伸斷裂應力為5～1500MPa，拉伸斷裂應變為20～1500％，與傳統的聚酰胺材料如尼龍11相比，具有較佳的低溫性能。

本發明還提供上述耐極寒溫度的生物質功能聚酰胺的制備方法，包括以下步驟：