[发明专利]生物基耐高温聚酰胺复合材料、其低温预缩聚制法及应用

说明书

本发明提供了一种生物基耐高温聚酰胺复合材料、其低温预缩聚制法及应用。所述低温预缩聚制法包括：使包含均匀分散的高性能短纤维、2，5‑呋喃二甲酰氯等酰氯单体、二胺单体和极性溶剂的混合反应体系在低温条件下进行预缩聚反应，获得预聚物；使所述预聚物与热稳定剂和封端剂进行聚合反应。本发明提供的生物基耐高温聚酰胺复合材料具有优良的耐高温特性和粘度特性，同时还具有优秀的综合力学性能，例如具有高拉伸强度、弯曲强度和抗冲击强度，在电子电气工业、汽车工业等领域有广阔应用前景，同时其制备方法以生物基2，5‑呋喃二甲酰氯为主要原料，来源广泛，绿色环保，且能耗低，聚合效果好，成本低，易于工程化放大。

技术领域

本发明涉及一种聚酰胺材料的制备方法，特别涉及一种生物基耐高温聚酰胺复合材料、其低温预缩聚制备方法及应用，属于高温、高强、高模尼龙制备技术领域。

背景技术

耐高温聚酰胺(又称耐高温尼龙)是介于通用工程塑料尼龙和耐高温工程塑料PEEK之间的高耐热性树脂，广泛应用在电子电气工业、汽车工业等领域。该材料具有优良综合性能，例如：短期和长期耐热性，高刚性，高温下抗蠕变性能，突出的韧性，优异的耐疲劳性，良好的抗化学药品性。

CN102153741A、CN101289535A、CN1012153751A、CN102477219A、US4603166、US4076664、US4762910、US6518341、US6747120、US4246395等现有技术均公开了耐高温聚酰胺的制备方法，但其中大多仍采用石油基原料，不符合可持续发展的要求。

特别是进入二十一世纪后，人类受能源和环境问题的困扰，为了实现可持续、绿色环保的发展高分子以及相关的精细化工产业，全球均在寻找能够替代目前石油的生物基原材料，以期降低石油依赖，提高国家能源安全，同时降低石油产业对环境的污染，保护我们共同的“家园”-地球。

近年来，提高生物基含量成为环保的高分子材料的新趋势，以生物质为原材料制备生物基尼龙，特别是生物基耐高温聚酰胺一直是国内外研究的热点。

另一方面，高性能纤维具有极高的机械性能、耐高温性能，主要包括对位芳纶(PPTA)、间位芳纶(PMIA)、全芳香族聚酯、超高分子量聚乙烯纤维、聚苯撑苯并二噁唑纤维(PBO)、聚苯并咪唑纤维(PBI)等。高性能纤维作为增强材料广泛在航空航天、交通运输、工业生产等方面应用。

但是，迄今未见有以2，5-呋喃二甲酰氯为基体通过低温缩聚法，并经过高性能纤维增强制备高性能生物基耐高温聚酰胺复合材料的报道。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种生物基耐高温聚酰胺复合材料、其低温预缩聚制备方法及应用，从而克服现有技术的不足

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明的一些实施例提供了一种低温预缩聚法制备生物基耐高温聚酰胺复合材料的方法，其包括：

使包含均匀分散的高性能短纤维、酰氯单体、二胺单体和极性溶剂的混合反应体系在温度为60℃以下的条件下进行预缩聚反应，获得预聚物；

至少使所述预聚物与热稳定剂和封端剂在280～350℃进行聚合反应，获得生物基耐高温聚酰胺复合材料；

其中，所述酰氯单体包括2，5-呋喃二甲酰氯。

在一些实施方式中，所述的低温预缩聚法制备生物基耐高温聚酰胺的方法包括：

将高性能短纤维分散于极性溶剂中，并置入打浆机进行剪切处理，使高性能短纤维在极性溶剂中高速疏解并均匀分散，获得高性能短纤维分散液；

在具有保护性气氛且温度为60℃以下的条件下，向所述高性能短纤维分散液与二胺单体的混合物内分批加入酰氯单体进行预缩聚反应，获得预聚物。