[发明专利]一种生物基可降解聚酰胺6共聚物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种生物基可降解聚酰胺6共聚物及其制备方法，方法为：首先合成二元酸封端的聚酰胺6预聚体，然后加入生物基二元醇使其与端基的羧基反应制得聚酰胺6预聚体酯化物，最后将聚酰胺6预聚体酯化物与生物基聚酯混合后进行酯交换反应制得生物基可降解聚酰胺6共聚物。制得的生物基可降解聚酰胺6共聚物分子链主要由生物基二元醇链段、聚酰胺6预聚体链段和生物基聚酯链段构成。本发明通过共聚的方法使生物基二元醇和生物基聚酯嵌段均匀分散在聚酰胺6预聚体中，增加了共聚物降解均匀性和降解速率的高效性。制得的聚酰胺6共聚物熔点高，热水可萃取物含量低，可直接纺丝，制得的纤维强度好，易降解，可实现规模化生产，应用前景好。

技术领域

本发明属于高分子共聚物制备技术领域，涉及一种生物基可降解聚酰胺6共聚物及其制备方法。

背景技术

聚酰胺高分子聚合物制备的材料具有优良的性能，如聚酰胺纤维具有断裂强度高、耐磨性好、吸湿性好、染色性好、弹性回复率和耐疲劳性能优良等优点。聚酰胺纤维有很多品种，主要品种为聚酰胺6纤维和聚酰胺66纤维，其可用于制备轮胎帘子布、汽车用纺织品和过滤材料等，应用范围广。

但大量聚酰胺高分子材料的废弃也带来了较为严重的环境污染问题，因此，聚酰胺高分子材料的可降解性也受到越来越多的重视。生物可降解高分子材料是指受到自然界中的生物如细菌、真菌或藻类等侵蚀后可以完全降解的聚合物。聚合物的生物降解是一个非常复杂的过程，主要取决于聚合物分子的大小和结构、微生物及酶的种类等。聚酰胺6主要是通过生物酶降解，其具体为通过生物酶催化酰胺键断裂使得大分子链逐渐断裂成小分子链(具有一定环境可降解性)，小分子链在生物酶的催化作用下完成降解，但其存在降解周期长的问题，这是由于自然界中存在的可降解聚酰胺6的催化酶的含量较低且催化酶对大分子聚酰胺6的催化效率极低，因此其降解速率较低。

此外，目前制备聚酰胺6共聚物均是直接使用小分子共聚，制得共聚物的链段规整度差，由于部分分子链段无法结晶使得制得共聚物的熔点较低或无固定熔点，熔点较低会影响共聚物的应用范围及加工难度，无固定熔点会使得材料没有流动性，无法满足熔融纺丝的要求。目前的制备聚酰胺6共聚物均是在常压氮气气流保护的情况下进行缩聚的，其氮气气流只能带走体系中易挥发的水和己内酰胺单体，无法清除环状低聚物，加上反应热力学平衡的存在，最终的产物中会含有6～10wt％杂质(未反应的单体和环状低聚物)。而纺丝过程对聚酰胺6共聚物的要求很高，如共聚物中包含大量的低聚物，低聚物在体系中就会异相成核，在卷绕牵伸过程中晶核不断长大，当其晶粒尺寸超过纤维直径后就会出现应力集中从而断裂。同时，其会影响分子链段规整度，使得共聚物无法结晶，在纺丝加工过程中共聚物会出现韧段(结晶区)和脆段(无定型区)，韧段具有强度，脆段没有强度，在卷绕和后牵伸过程中脆段应力集中会出现断丝，无法成纤，即使成纤后其纤维强度分布不均会造成纤维强度低。因此，需对其进行水热萃取去除杂质，而在水热萃取过程中分子链中的醚键、酯键发生一定的水热降解，这会影响产品的稳定性。

因此，研究一种熔点高、稳定性好且降解效率高的生物基可降解聚酰胺6具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的缺陷，提供一种熔点高、稳定性好且降解效率高的生物基可降解聚酰胺6及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种生物基可降解聚酰胺6共聚物，分子链主要由生物基二元醇链段、聚酰胺6预聚体链段和生物基聚酯链段构成；

所述聚酰胺6预聚体链段主要由己内酰胺链段和二元酸封端剂链段构成。