一种生物基超支化聚酰胺、其制备方法与应用

本发明涉及一种聚酰胺，具体涉及一种生物基超支化聚酰胺及其制备方法与应用，属于高分子化学。

背景技术：

1、超支化化合物是高度支化的高分子聚合物，与线性高分子材料比较，具有良好的溶解性，较低的粘度，以及高流动性等特点，目前在生物医药、涂料、粘合剂、光电功能、加工流变助剂、表面活性剂、线性聚合物的改性剂、结晶成核剂、有机-无机杂化材料的结构控制剂等方面具有广泛的应用。

2、聚酰胺具有机械强度高、熔体粘度大和加工温度较高的缺点，且其性能单一，很难与其他材料兼容加工形成复合材料。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种生物基超支化聚酰胺及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、本发明实施例提供了一种生物基超支化聚酰胺，其包括如式i所示的链段结构：

4、

5、其中，y选自对苯或间苯，r1、r2、r3、r4、r5、r2均独立的选自取代或未取代的直链烷基、支链烷基、取代或未取代的芳基中的至少任意一种基团，m、n、z均为大于20的正整数。

6、本发明实施例还提供了一种生物基超支化聚酰胺的制备方法，其包括：使多元酸与二元胺进行聚合反应，制得生物基超支化聚酰胺，其中，所述多元酸至少包含如式ⅲ所示结构的具有酰胺键的四元酸：

7、

8、其中，y选自对苯或间苯，r1、r2均独立的选自取代或未取代的直链烷基、支链烷基、取代或未取代的芳基中的至少任意一种基团。

9、在一些实施例中，所述多元酸还包括hooc-r4-cooh、hooc-r5-cooh、hooc-r6-cooh的组合。

10、在一些实施例中，所述二元胺包括h2n-r3-nh2，r3、r4、r5、r6均独立的选自取代或未取代的直链烷基、支链烷基、取代或未取代的芳基中的至少任意一种基团。

11、在一些实施例中，所述制备方法包括：在保护性气氛中，使水、催化剂、多元酸和二元胺混合，先升温至100～180℃加压至0.5～2mpa反应2～5h，得到预聚物，去掉水分，之后在小于10000pa负压条件下升温至230～300℃反应1～4h，获得所述生物基超支化聚酰胺。

12、本发明实施例还提供了由前述制备方法制得的生物基超支化聚酰胺。

13、本发明实施例还提供了前述生物基超支化聚酰胺于制备高温尼龙或复合材料节能加工等领域中的应用。

14、与现有技术相比，本发明至少具有以下技术效果：

15、1)本发明采用含有酰胺键的四元酸单体，可调节聚酰胺的支化程度，超支化聚酰胺由于支化程度较高，具有三维球状结构，超支化聚酰胺结构更加规整，具有粘度低的优点，因此可用于改善尼龙及其复合材料的流动性，提高聚酰胺的流变特性，提高了聚酰胺的加工性能，可用于高温尼龙及复合材料节能加工新技术；

16、2)本发明所使用的四元酸在聚合过程中会生成一定量的酰亚胺键，可提高聚酰胺的耐热性和力学性能。

17、3)本发明的生物基超支化聚酰胺可生物基来源，具有毒性低、环保、生物兼容性好的优点。

技术特征：

1.一种生物基超支化聚酰胺，其特征在于，所述生物基超支化聚酰胺包括如式i所示的链段结构：

2.根据权利要求1所述的生物基超支化聚酰胺，其特征在于：所述r1、r2均独立的选自取代或未取代的c1-c10的直链烷基或支链烷基、或者取代或未取代的芳基；优选的，所述r1、r2均独立的选自苯环、乙基、丙基、异丙基、仲丁基中的至少任意一种。

3.根据权利要求1所述的生物基超支化聚酰胺，其特征在于：所述r3、r4、r5、r6均独立的选自c2～c10的直链烷基或支链烷基、取代或未取代的芳基中的至少任意一种基团；

4.根据权利要求3所述的生物基超支化聚酰胺，其特征在于：所述r4、r5、r6均独立的选自丁基、己基、癸基、苯基、环己烷基、萘基或式ii所述的基团中的至少任意一种基团；

5.一种生物基超支化聚酰胺的制备方法，其特征在于，包括：使多元酸与二元胺进行聚合反应，制得生物基超支化聚酰胺，其中，所述多元酸至少包含如式ⅲ所示结构的具有酰胺键的四元酸：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述r1、r2均独立的选自取代或未取代的c1-c10的直链烷基或支链烷基、或者取代或未取代的芳基；优选的，所述r1、r2均独立的选自苯环、乙基、丙基、异丙基、仲丁基中的至少任意一种；

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述r4、r5、r6均独立的选自c2～c10的直链烷基或支链烷基、取代或未取代的芳基中的至少任意一种基团；

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述多元酸中如式iii所示结构的具有酰胺键的四元酸的质量含量为5～50wt％，优选为5％～30wt％；

9.由权利要求5-8中任一项所述制备方法制得的生物基超支化聚酰胺。

10.权利要求1-4、9中任一项所述的生物基超支化聚酰胺于制备高温尼龙或复合材料节能加工领域中的应用。

技术总结本发明公开了一种生物基超支化聚酰胺、其制备方法与应用。所述生物基超支化聚酰胺包括如下所示的链段结构：其中，Y选自对苯或间苯，R<subgt;1</subgt;、R<subgt;2</subgt;、R<subgt;3</subgt;、R<subgt;4</subgt;、R<subgt;5</subgt;、R<subgt;6</subgt;均独立的选自取代或未取代的直链烷基、支链烷基、取代或未取代的芳基中的至少任意一种基团。所述制备方法包括：使多元酸与二元胺进行聚合反应，制得生物基超支化聚酰胺。本发明采用具有酰胺键的四元酸，可调节聚酰胺的支化程度，改变聚酰胺的流变特性。本发明所制备的超支化聚酰胺具有一定的支化度，结构更加规整，可提高聚酰胺流变特性，提高聚酰胺的加工性能，可用于高温尼龙及复合材料节能加工新技术。技术研发人员：张亚杰,马中森,陆贻超受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/27