[高分子材料] 瑞典研制出世界最强生物基纤维材料
生物基聚酰胺56材料的研究进展
第1期纤维复合材料㊀No.1㊀129 2024年3月FIBER㊀COMPOSITES㊀Mar.2024生物基聚酰胺56材料的研究进展徐㊀飞1,2,李圣军3,朱㊀炜3,李长恩1,2,桂早霞1,2,张梦园1,2,甘胜华1,2(1.浙江桐昆新材料研究院有限公司,嘉兴314500;2.嘉兴市新材料研发重点实验室,嘉兴314500;3.桐昆集团股份有限公司,嘉兴314500)摘㊀要㊀生物基聚酰胺56是以生物基戊二胺和石油基己二酸为原料得到的一种新型的极具发展前景的生物基聚酰胺材料㊂本文分析了生物基聚酰胺56的结构特点所带来的性能优势,其物理性能㊁耐磨性㊁耐腐蚀性㊁耐热性㊁吸湿性㊁柔软性以及染色性等都很优异㊂本文介绍了生物基聚酰胺56在工程塑料㊁纤维㊁纳米纤维膜等领域的应用,总结了目前国内生物基聚酰胺56的产业化现状,指出目前生物基聚酰胺56在研发及产业化过程中需要解决的问题,包括原料的稳定供应,聚合与纺丝工艺突破㊁生产过程节能减排㊁建立统一的产品检测评价标准等㊂关键词㊀生物基聚酰胺56;结构;性能;应用领域;发展现状Research Progress of Bio-based Polyamide56XU Fei1,2,LI Shengjun3,ZHU Wei3,LI Changen1,2,GUI Zaoxia1,2,ZHANG Mengyuan1,2,GAN Shenghua1,2(1.Zhejiang Tongkun Institute for Advanced Materials Co.,Ltd.,Jiaxing314500;2.Jiaxing Key Laboratory of Advanced Materials R&D,Jiaxing314500;3.Tongkun Group Co.,Ltd.,Jiaxing314500)ABSTRACT㊀Bio-based polyamide56is a novel and highly promising material which is obtained from bio-based pen-tanediamine and petroleum based adipic acid.The performance advantages brought by the structural characteristics of bio-based polyamide56are introduced in this article,which has good physical properties,wear resistance,corrosion resistance, heat resistance,moisture absorption,softness and dyeing.In this article,we introduce the application of bio-based poly-amide56in the fields of engineering plastics,fibers and nanofiber membranes,summarize the current industrialization sta-tus of bio-based polyamide56in China and point out the problems that need to be solved in the research and development process of bio-based polyamide56,including stable supply of raw materials,breakthroughs in polymerization and spinning processes,energy conservation and emission reduction in production processes,and establishment of unified product testing and evaluation standards.KEYWORDS㊀bio-based polyamide56;structure;performance;application;development status通讯作者:甘胜华,男,博士,高级工程师㊂研究方向为高分子化学与物理㊂E-mail:gsh@纤维复合材料2024年㊀1㊀引言聚酰胺6和聚酰胺66是应用最广泛的聚酰胺材料,但目前生产聚酰胺6和聚酰胺66的原料均来自于石油,还未开发出产业化生产其生物基单体的方法㊂生物基聚酰胺56是一种新型的生物基聚酰胺材料,其生物基单体戊二胺是由玉米㊁小麦等生物质原料发酵而得到的[1]㊂与石油基聚酰胺6和聚酰胺66相比,生物基聚酰胺56的生产过程可降低约50%的不可再生资源的消耗㊂与聚酰胺66原料之一己二腈常年依赖进口不同,我国拥有自主知识产权的戊二胺生产技术,上海凯赛生物技术股份有限公司和宁夏伊品生物科技股份有限公司均拥有成熟的生物法生产戊二胺的工艺㊂生物基聚酰胺56的很多性能与聚酰胺66相近,并且在吸湿透气和低温可染等方面比聚酰胺66更加突出㊂发展生物基聚酰胺56,一是能够突破聚酰胺产业原料受限制的困局;二是能够响应国家双碳政策,顺应国际绿色发展的趋势;三是能够为我国生物基聚酰胺的发展开创新局面,推动我国生物基材料产业的发展㊂2㊀生物基聚酰胺56的结构与性能生物基聚酰胺56是由含有奇数个碳原子的戊二胺和含偶数个碳原子的己二酸熔融缩聚而成的脂肪族聚酰胺,其合成反应式如图1所示㊂聚酰胺56拥有聚酰胺系列材料的基本性能,如优良的机械强度㊁耐磨性,较好的耐腐蚀性等㊂此外,由于聚酰胺56的分子结构为奇偶型碳原子排列,酰胺基团的错位分布使其分子链之间的羰基与氨基不能完全形成氢键㊂聚酰胺56独特的结构特征,使其表现出与聚酰胺6㊁聚酰胺66相似的性能外,更赋予其柔软舒适㊁吸湿性好㊁易染色等性能[2]㊂图1㊀聚酰胺56的合成反应式生物基聚酰胺56主要性能如下,与聚酰胺6和聚酰胺66一样,聚酰胺56具有质轻的特点,其相对密度(1.14g/cm3)低于聚酯(1.4g/cm3)㊂聚酰胺56玻璃化转变温度低,它的玻璃化转变温度为55ħ,低于聚酰胺66(65ħ)和涤纶(75ħ),具体性能参数如表1所示[3-8]㊂聚酰胺56的熔点在254ħ左右,与聚酰胺66相当,远高于聚酰胺6㊂聚酰胺56最大热损失速率温度约为440ħ,热分解温度远大于熔融温度,可纺性能好[8]㊂聚酰胺56中酰胺键的存在使相邻分子链间形成稳定的氢键,在结晶时形成放射状球晶结构,与聚酰胺66㊁聚酰胺6相比,聚酰胺56结晶速率较快㊁球晶对称性更好㊁规整度更高[9],良好的结晶结构有利于聚酰胺56纺丝成形,提高其力学性能㊂聚酰胺56纤维的强度与聚酰胺66相近,高于涤纶,是粘胶纤维的3倍左右,是羊毛的4~5倍[10]㊂表1㊀几种高分子材料性能对比[3-8]聚酰胺56聚酰胺6聚酰胺66PET 相对密度/(g/cm3) 1.14 1.13 1.14 1.4玻璃化温度/ħ55526575熔点/ħ254224262255饱和吸水率/%14%10%8%--由于聚酰胺56分子链的奇碳结构,其分子链上存在大量未成氢键的酰胺基团,增加了聚酰胺56的染色位点,因此相较于聚酰胺66,聚酰胺6,聚酰胺56的上染速率快,上染率更高㊂聚酰胺56纤维可以用酸性染料㊁分散染料㊁活性染料以及中性染料进行染色[11]㊂此外,由于聚酰胺56的玻璃化转变温度低,聚酰胺56可以在较低温度下(50ħ~90ħ)进行染色㊂聚酰胺56分子链中游离的酰胺基团使其具有优异的吸湿性,经测定,生物基聚酰胺56的饱和吸水率可达到14%,比聚酰胺66(饱和吸水率8%)及聚酰胺6(饱和吸水率10%)还高㊂优异的吸湿排干性能能够显著提升生物基聚酰胺56织物的穿着舒适度㊂3㊀生物基聚酰胺56的应用生物基聚酰胺56具有良好的机械性能㊁可加工性能,其耐热性㊁耐腐蚀性㊁吸湿性㊁染色性均很优异,在多个领域具有很好的应用前景[12-17]㊂各企业相继开发出生物基聚酰胺56系列产品,产品质量可靠,有望替代相关石油基产品㊂各大高校也纷纷致力于研究高性能㊁功能性的生物基聚酰胺031㊀1期生物基聚酰胺56材料的研究进展56材料,拓宽生物基聚酰胺56的应用领域㊂3.1㊀生物基聚酰胺56在工程塑料领域的应用生物基聚酰胺56作为一种新型的聚酰胺材料,它的机械强度高,力学性能优异,耐热性㊁耐腐蚀好,质轻,可加工性好,研发人员希望它能够替代聚酰胺66㊁聚酰胺6作为工程塑料应用在新能源汽车[13]㊁高铁㊁电子产品㊁建筑板材㊁结构件等方面㊂叶士兵等人[14]进行了生物基聚酰胺56在车用工程上的应用评价,他们对比分析了三种玻纤增强聚酰胺,生物基聚酰胺56㊁聚酰胺66㊁聚酰胺6三种材料的性能,发现聚酰胺56的基本物理性能㊁长期抗老化性能㊁长期耐油性均不弱于聚酰胺66和聚酰胺6㊂但由于聚酰胺56的奇碳结构使其具有更好的吸湿性,高的吸水率使聚酰胺56塑料湿态性能变化最大,耐水解(醇解)性能最差,相关性能对比如表2[14]所示㊂生物基聚酰胺56目前尚不能替代聚酰胺66作为工程材料在汽车上使用㊂若能解决高吸湿带来的性能下降问题,生物基聚酰胺56凭借着自身的性能优势㊁环保属性,它在工程塑料方面,实现 以塑代钢㊁以塑代铝 还是有着很广阔的发展前景㊂表2㊀玻纤增强聚酰胺部分性能对比[14]聚酰胺66-G30聚酰胺56-G30聚酰胺6-G30干态性能拉伸强度/MPa195192178缺口冲击强度/(kJ/m2)11.510.612.8湿态性能拉伸强度/MPa133112115缺口冲击强度/(kJ/m2)3439.940.7高温水解(醇解)性能保持率拉伸强度保持率/%45.7 6.323.5弯曲模量保持率/%61.228.443.23.2㊀生物基聚酰胺56在纤维领域的应用聚酰胺56独特的分子结构使其作为纤维产品具有很多优异的性能㊂生物基聚酰胺56纤维的力学性能与聚酰胺66相近,但它具有更优异的吸湿性,染色性,服用舒适性,因此在纤维领域有很广阔的应用前景[15-23]㊂目前对于生物基聚酰胺56纤维的应用主要集中在两个领域,一个是纺织服装领域,一个是工业丝领域㊂3.2.1㊀纺织服装经研究发现,与聚酰胺6和聚酰胺66纤维相比,生物基聚酰胺56纤维具有吸湿快干性,亲肤性,耐磨性,柔软性,低温易染性,因此非常适合应用在纺织服装领域㊂目前已有多家企业开发出多种应用在纺织领域的生物基聚酰胺56长丝㊁短纤㊂上海普弗门化工新材料科技有限公司开发出一种高稳定性生物基聚酰胺56纤维[18],其可纺性能好,在长期使用状态下仍然具有良好的耐老化性㊂改进工艺后得到的聚酰胺56POY规格为33dtex/ 24f,断裂强度为3.0cN/dtex,断裂伸长率75%;经过拉伸假捻变形得到的DTY规格为27.5dtex/ 24f,断裂强度为3.8cN/dtex,断裂伸长率28%,回潮率5.5%㊂DTY纤维在180ħ烘箱放置30min,纤维不发黄,检测其断裂强度为3.7cN/dtex,断裂伸长率26%;纤维在紫外灯照射120h,纤维不发黄,检测其断裂强度为3.8cN/dtex,断裂伸长率27%㊂上海凯赛生物技术股份有限公司开发出的系列生物基聚酰胺56纤维具有低温易染㊁柔软亲肤㊁易吸易排㊁耐候耐磨的服用特性㊂其可制作成针织与梭织面料,应用在内衣㊁衬衫㊁西装㊁羽绒服㊁冲锋衣㊁袜子㊁箱包㊁窗帘等方面㊂军事科学院系统工程研究院军需工程技术研究所开发出具有优异力学性能和阻燃性能的生物基聚酰胺56短纤[19]㊂断裂强度最高能到9.6cN/dtex,极限氧指数最高能达到36.3%,断裂伸长率为40%~60%,标准回潮率为4%~5%㊂这些短纤能够适应不同需求及用途,其可应用在军服㊁作战服㊁鞋靴㊁袜子㊁内衣等服装领域㊂3.2.2㊀工业丝生物基聚酰胺56纤维具有断裂强度高,耐磨性好,耐疲劳性能优良等特点,聚酰胺56与聚酰胺66工业丝主要性能对比如表3所示[20],从表中数据可以看出聚酰胺56工业丝的性能与聚酰胺66相当,是很好的替代聚酰胺66工业丝的绿色纤维㊂131纤维复合材料2024年㊀目前已经开发出可以用在帘子布,安全气囊,帆布,绳索,降落伞,缝纫线,脱模布,水口布,安全带与输送带等方面的生物基聚酰胺56工业丝㊂表3㊀聚酰胺56与聚酰胺66工业丝性能对比[20]项目聚酰胺56工业丝聚酰胺66工业丝线密度/dtex 942.4930.2断裂强力/N 77.378.1断裂强度/(cN /dtex)8.28.31断裂伸长率/%19.819.44.7cN /dtex 定负荷伸长率/%11.612.21%伸长初始模量/(cN /dtex)51.655.85%伸长初始模量/(cN /dtex)30.329.5浙江恒澜科技有限公司开发出一种高强低模改性生物基聚酰胺56工业丝[21],通过加入含有支链结构的己二酸作为改性单体,使其纤维取向度提高,从而增强了纤维的力学性能,同时又降低了结晶尺寸,进而降低模量㊂改性后的生物基聚酰胺56初生纤维经四级牵伸后得到的工业丝,强度为7.0~9.2cN /dtex,断裂伸长率为18%~33%,干热收缩率为5%~10%㊂这种工业丝是制备汽车安全气囊的理想材料㊂江苏太极实业新材料有限公司开发出一种由高粘生物基聚酰胺56树脂生产的高强聚酰胺56工业丝[22]㊂相对粘度为3.2~3.8;断裂强度为8.0~10.0cN /dtex;断裂伸长率为16%~24%;断裂强度保持率ȡ90%,具有强度高㊁伸长率低㊁尺寸稳定性好㊁耐疲劳和耐老化等特点,使得其广泛应用于轮胎帘子线㊁帆布㊁传输带㊁安全气囊㊁降落伞㊁绳索㊁安全带㊁工业滤布或帐篷等领域㊂上海凯赛生物技术股份有限公司开发出一种脱模布用的生物基聚酰胺56高强丝[23]㊂该高强丝铜离子含量为55~90ppm;孔数为30~48孔;断裂强度ȡ6.8cN /dtex;177ħ㊁2min 干热收缩率ɤ7.5%;180ħ㊁4h 耐热强力保持率ȡ90%;初始模量ȡ40cN /dtex;4.7cN /dtex 定负荷下伸长率为8~15%㊂其具有优异的拉伸㊁抗拉㊁剥离强度以及良好的耐热性能,特别适用于脱模布㊂3.3㊀高性能㊁功能性生物基聚酰胺56应用探索华东理工大学郭卫红教授团队[24-25]开发出具有超韧性和高抗冲击性的生物基聚酰胺56塑料㊂改性塑料的制备过程如图2所示[25]㊂他们将弹性体乙烯-辛烯共聚物(POE)与聚酰胺56进行熔融共混,发现弹性体与聚酰胺56有很好的相容性,弹性体的存在能够有效分散冲击应力,降低缺口敏感性,使聚酰胺56的韧性和抗冲击性能得到显著提高,缺口冲击强度提升了17倍㊂这种具有超韧性和高抗冲击性的生物基聚酰胺56塑料能够应用在汽车保险杠㊁车身板㊁车门以及电子电器㊁机械轴承和航天航空等上面㊂图2㊀POE 改性聚酰胺56塑料的制备工艺[25]㊀㊀西安工程大学杨建忠教授团队[26]将经过等离子体活化的碳纳米管与己二胺接枝得到氨基化碳纳231㊀1期生物基聚酰胺56材料的研究进展米管(AMWNTs),再与生物基聚酰胺56熔融共混改性,AMWNTs 的加入一方面提高了聚酰胺56的热稳定性,并降低其玻璃化温度,有利于低温下PA56的使用,另一方面显著提高了聚酰胺56纤维的导电性㊂台湾省成功大学[27]㊁上海东华大学[28]都成功通过抗菌剂聚六亚甲基胍盐酸盐对生物基聚酰胺56纤维进行改性,制备出具有优异抗菌性能的抗菌纤维㊂3.4㊀生物基聚酰胺56在纳米纤维膜领域应用探索东华大学丁彬教授团队[29-30]用静电纺丝的方法制备出的生物基聚酰胺56纳米蛛网纤维膜平均孔径小,纤维之间存在空腔结构㊂这种纤维膜可以作为空气过滤材料,过滤方式为表面过滤㊂生物基聚酰胺56纳米蛛网纤维膜具有优良的力学性能㊁过滤性能㊁容尘量大且能重复使用,在过滤材料㊁防护口罩等方面具有应用优势㊂东华大学郭建生教授团队[31]制备出生物基聚酰胺56纳米纤维膜,将其作为纳米发电机的摩擦材料㊂聚酰胺56膜表面形貌及纳米发电机工作原理如图3所示[31]㊂聚酰胺56纳米膜表存在大量孔洞,这些孔洞有利于电荷的产生和富集㊂作为正负电摩擦材料的聚酰胺56膜和PLA 膜在接触摩擦后分别带上正负电荷,由于静电感应,Cu 电极背面带相反电荷,因此产生内部电势差,为达到电荷平衡,电子在外电路迁移产生电流㊂聚酰胺56纳米膜表现出很好的稳定性和环境适应性,器件输出性能稳定,环境适应性强㊂图3㊀聚酰胺56纳米膜形貌及纳米发电机工作原理[31]4㊀生物基聚酰胺56的产业化现状目前国内能够产业化生产生物基聚酰胺56的企业只有少数几个㊂上海凯赛生物技术股份有限公司在山东金乡㊁新疆乌苏建有总产能为5万吨/年生物基戊二胺及10万吨/年生物基聚酰胺的生产线,系列生物基聚酰胺56产品(泰纶㊁E -2260㊁E -1273㊁E3300㊁E6300等)生产线已经于2021年上半年正式投产㊂此外凯赛公司在太原的年产50万吨生物基戊二胺及90万吨生物基聚酰胺项目也在稳步建设中㊂黑龙江伊品新材料有限公司一期建成1万吨/年戊二胺㊁2万吨/年聚酰胺56盐生产线,并已于2022年10月成功试生产,1万吨/年生物基聚酰胺56切片生产线预计在今年下半年投产,至年底达产,并且二期规划建设10万吨/年生物基聚酰胺盐产线㊂优纤科技(丹东)有限公司在现有年产2万吨聚酰胺56纤维基础上,于2023年初投资数亿元,新增年产5万吨生物基聚酰胺56/聚酰胺66切片及纤维建设项目㊂5㊀结语聚酰胺作为重要的高分子材料之一,在纺织纤331纤维复合材料2024年㊀维㊁工程塑料等方面发挥着重要的作用㊂用生物基高分子材料替代石油基材料是现今高分子材料领域的重点发展方向㊂然而目前我国生物基材料的使用占比很低,生物基聚酰胺56的研发及其产业化能够推动我国生物基材料领域的高质量发展㊂虽然生物基聚酰胺56已经实现突破性发展,但其产业化生产还有诸多问题需要解决:(1)实现原料的稳定供应,降低原料价格,减少生产成本进而降低生物基聚酰胺56价格;(2)减少生产过程的能耗及污染物排放以实现绿色生产;(3)确定稳定的聚合㊁纺丝生产工艺,开发成熟的熔体直纺技术,实现产品的稳定生产;(4)提高生物基聚酰胺56产品的市场信任度,开拓生物基聚酰胺56应用市场,实现对石油基聚酰胺的替代;(5)建立行业统一的产品检测与评价标准㊂随着生物基聚酰胺56的发展,其凭借着性能优势㊁绿色属性,会在未来有更广阔的市场前景㊂参考文献[1]乔凯.生物基合成纤维单体发展现状及展望[J].纺织导报, 2017,879(02):32-38.[2]Eltahir A Y,Saeed A H,Xia Y,et al.Mechanical properties, moisture absorption,and dyeability of polyamide5,6fibers[J]. The Journal of the Textile Institute,2016,107(2). [3]郝新敏,郭亚飞.生物基聚酰胺纤维引领产业绿色发展[J].纺织科学研究,2020(02):72-73.[4]YASSIR ABDEL GADIR ELTAHIR HASHIM.新型尼龙56纤维的制备和表征[D].东华大学,2014.[5]孙朝续,刘修才.生物基聚酰胺56纤维在纺织领域的应用研究进展[J].纺织学报,2021,42(04):26-32. [6]刘轶.热拉伸对尼龙6薄膜结构与性能的影响[D].湖南工业大学,2020.[7]Morales-Gámez L,Soto D,Franco L,et al.Brill transition and melt crystallization of nylon56:An odd-even polyamide with two hydrogen-bonding directions[J].Polymer,2010,51(24).[8]于维才.尼龙56的物理性能及可纺性探析[J].聚酯工业, 2014,27(01):38-39.[9]吴田田.生物基尼龙56的结晶㊁动态热力学及流变性能研究[D].东华大学,2017.[10]张晨.生物基聚己二酸戊二胺聚合物与长丝性能研究[D].东华大学,2015.[11]李蒙蒙,胡柳,侯爱芹,等.生物基纤维尼龙PA56染色性能及产品开发研究进展[J].染料与染色,2016,53(05):25-30.[12]陈建新,马海燕,成晓燕,等.生物基PA56的研究进展[J].合成纤维工业,2021,44(06):53-56. [13]钱伯章.尼龙12短缺影响全球汽车生产[J].橡塑技术与装备,2012,38(06):46.[14]叶士兵.生物基尼龙56车用工程应用评价[J].合成材料老化与应用,2019,48(03):6-11.[15]薛彬彬.生物基PA56纤维在乘用车轮胎冠带层中的应用研究[J].合成纤维工业,2021,44(02):52-55. [16]钱伯章.具有优势的PA56纤维[J].合成纤维,2019,48 (12):53.[17]A.Kedo,胡紫东.具有创新性和成本竞争力的纺织用生物基聚酰胺[J].国际纺织导报,2016,44(05):12-14+28. [18]肖文华.高稳定性生物基聚酰胺56纤维及其制备工艺[P].上海市:CN114045562A,2022-02-15.[19]郝新敏,郭亚飞,闫金龙,等.一种功能化聚酰胺56短纤维的制备方法[P].北京市:CN112095160A,2020-12-18. [20]戴美萍,王晓龙,陆福梅,等.生物基聚酰胺56帘线的性能研究[J].橡胶科技,2021,19(09):433-435. [21]汤廉,王松林,徐锦龙.一种高流动性聚酰胺56纤维的制备方法[P].浙江省:CN111876840A,2020-11-03. [22]许其军,江晓峰,孙兴胜,等.聚酰胺56高强力工业丝及其制备方法[P].江苏省:CN110055602A,2019-07-26. [23]孙朝续,刘修才.脱模布用聚酰胺56高强丝㊁脱模布及其制备方法㊁应用[P].上海市:CN114875511A,2022-08-09.[24]Yang W,Yuhui Z,Yuhan X,et al.Research on compatibility and surface of high impact bio-based polyamide[J].High Perform-ance Polymers,2021,33(8).[25]Yuhui Z,Yang W,Yuhan X,et al.Modification of biobased poly-amide56to achieve ultra-toughening[J].Polymer-Plastics Technology and Materials,2021,60(14).[26]包宗尧,杨建忠,李永贵,等.氨基化多壁碳纳米管/PA56复合材料的制备及性能[J].功能材料,2022,53(07):7189 -7195.[27]Chengfeng X,KaiMin H,ChenYaw C,et al.Fabrication of bio-based polyamide56and antibacterial nanofiber membrane from ca-daverine.[J].Chemosphere,2020,266(prepublish). [28]张瀚誉,钱思琦,朱瑞淑,等.抗菌生物基聚酰胺56及纤维的制备与性能研究[J].合成纤维,2020,49(12):1-7. [29]刘波文.尼龙56纳米蛛网纤维膜的可控制备及其空气过滤应用研究[D].东华大学,2016.[30]Liu B,Zhang S,Wang X,et al.Efficient and reusable polyam-ide-56nanofiber/nets membrane with bimodal structures for air fil-tration[J].Journal of Colloid And Interface Science,2015,457.[31]王一心,李杰聪,陈悦,等.生物基柔性摩擦纳米发电机的制备与性能优化[J].上海纺织科技,2023,51(01):60-64.431。
生物基碳纤维复合材料
生物基碳纤维复合材料Biobased carbon fiber composite materials have gained significant attention in recent years due to their potential as sustainable and environmentally friendly alternatives to traditional carbon fiber composites. These biobased materials are derived from renewable resources such as plant-based fibers, lignin, and bio-based resins, which can effectively reduce the carbon footprint associated with the manufacturing of composite materials. 生物基碳纤维复合材料近年来引起了广泛关注，因为它们有潜力作为传统碳纤维复合材料的可持续和环保替代品。
这些生物基材料来源于植物纤维、木质素和生物基树脂等可再生资源，可以有效减少与复合材料制造相关的碳排放。
One of the key advantages of biobased carbon fiber composite materials is their reduced environmental impact. The production of traditional carbon fiber composites typically involves the use of petroleum-based precursors and energy-intensive processes, leading to high levels of greenhouse gas emissions. In contrast, biobased materials offer the potential for lower emissions and reduced dependence on non-renewable resources. 生物基碳纤维复合材料的一个主要优势是它们减少了对环境的影响。
(完整版)高分子材料基础——习题
第一章一．选择题1.1907年，世界上第一个合成树脂（）也即电木，投入工业化生产。
A.脲醛树脂B.有机硅树脂C.醇醛树脂D.酚醛树脂2.世界经济的四大支柱产业是信息工业、能源工程、生物工程和（）。
A.木材工业B.材料工业C.金属工业D.家具工业3.以下哪一种材料（）属于合成高分子材料。
A.聚氯乙烯B.头发C.硅酸钠D.蛋白质4.（）双键既可均裂，也可异裂，因此可进行自由基聚合或阴阳离子聚合。
A.烯类单体的C—CB.醛、酮中羰基C.共轭D.不存在5.分子中含有（）基团，如烷基、烷氧基、苯基、乙烯基等，碳—碳双键上电子云增加，有利于阳离子聚合进行。
A.吸电子B.推电子C.极性D.非极性6.分子中含有（A）基团，如腈基、羰基（醛、酮、酸、酯）等有利于阴离子聚合进行。
A.吸电子B.推电子C.极性D.非极性7.连锁聚合反应每一步的速度和活化能（A）。
A.相差很大B.相差不大C.没有规律D.完全相同8.多数（）反应是典型的逐步聚合反应。
A.自由基聚合B.阳离子聚合C.缩聚D.加成9.（）可分离出中间产物，并使此中间产物再进一步反应。
A.自由基聚合B.阳离子聚合C.连锁聚合D.逐步聚合10.羧基在中和反应中的活性中心是（）。
A.—COOHB.HC.—OHD.—COO11.羧基在酯化反应中的活性中心是（）。
A.—COOHB.HC.—OHD.—COO二．填空题1.高分子化合物简称（），又称（）或（），是指分子很长很大，相对分子质量很高的化合物。
2.当一个化合物的（）足够大，以致多一个链节或少一个链节不会影响其基本性能时，称为（）。
3.聚合物的形成是指（）通过一定的化学反应，以一定的（）方式以共价键彼此连接起来的。
4.1965年我国用人工合成的方法制成（），这是世界上出现的第一个（），对于揭开生命的奥秘有着重大的意义。
5.按性能分类，高分子材料主要包括（）、（）和（）三大类。
6.按主链元素组成分类，高分子材料主要包括（）、（）和（）。
化工新型材料
化工新型材料作者：来源：《新材料产业》2016年第10期加拿大研制出菌丝体生物复合材料环保砖据报道，由于聚苯乙烯材料难于循环使用和降解，瑞典家居用品巨头宜家家居今年宣布将采用美国公司提供的由蘑菇制成的菌丝体环保包装材料，代替目前使用的聚苯乙烯包装材料，原因是菌丝体材料几周之内便可自然降解。
最近，加拿大不列颠哥伦比亚大学（UBC）建筑系公布了一项新成果：他们研制出了菌丝体生物复合材料环保砖，可极大拓展此类材料的应用领域。
UBC建筑系的研究团队，利用当地常见的蚝菇和桤木木屑2种原料制成了菌丝体生物复合材料，采用蜂巢的空心六边形结构，制成建设构件，使其更具有空间适应性。
目前，研究团队已经用这一材料打造了一组长椅，摆放在UBC校园内供师生使用。
该材料在替代建筑绝缘材料方面具有更广泛前景。
北美商业建筑一般寿命有限，许多建筑还会在自然破损之前被拆掉。
充分考虑其生态环保价值，这种材料应用于建筑业的前景十分乐观。
除用于建筑外，研究团队还希望在饭盒、包装材料等领域作出尝试。
（科技部）俄罗斯科学家展示其独特同位素生产技术据报道，俄罗斯原子能集团下属企业“电化学厂”的科研人员在日前举行的“原子能2016”国际论坛上展示了其独特的同位素和氢氟产品生产技术。
该项目是俄原子能集团公司在其战略倡议计划实施框架内为发展“第2核心”（即扩展非核生产领域产能）目标而实施的项目。
目前，电化学厂可生产19种元素的95种同位素，大约可保障全世界30%市场的供应，其同位素产品销售到20多个国家。
该厂也是世界上为数不多的有能力实现工业化同位素生产的企业之一，在多个生产领域拥有其他企业不具备的技术和生产能力，其同位素产品在全球大量科学实验中被使用，如无中微子的双β衰变特性研究、太阳中微子记录、对宇宙暗物质的研究等等。
该厂专家在本次论坛上介绍了该厂最重要的一个项目，用硅同位素（Si-28）单晶制造1kg 标准件，原料采自俄罗斯下诺夫哥罗德的高纯物质化学研究所提供的多晶硅生长成的单晶硅。
帝斯曼生物基材料被Hahl-Pedex公司选中
Ｌｏｏｋｏｕｔｇｌｏｂａｌ环球瞭望２０１６ 年 １－２ 月刊 ｗｗｗ．ｃｎ－ｐｌａｓｔｉｃｓ．ｎｅｔ 塑料制造 ４５帝斯曼生物基材料被Ｈａｈｌ－Ｐｅｄｅｘ公司选中伊州将成立化工聚合物生产集群以科技为立足之本，在全球范围内活跃于健康、营养和材料领域的荷兰皇家帝斯曼集团近日宣布，其高性能生物基材料ＥｃｏＰａＸＸ®聚酰胺已被全球领先的磨料单丝生产商——Ｈａｈｌ－Ｐｅｄｅｘ公司选为其新型耐高温磨料单丝系列的基础材料。
磨料刷广泛应用于各类清洁、去毛刺、型构和修整等场合。
磨料刷一般由加入碳化硅、陶瓷或金刚石磨料粒等研磨材料的聚合物制成的磨料单丝组成，如聚酰胺６ （ＰＡ６）、聚酰胺６１０ （ＰＡ６１０）及聚酰胺６１２ （ＰＡ６１２）。
其性能很大程度上取决于所使用的研磨材料和聚合物的性能。
关键要求包括：持续工作温度、抗磨损性、抗弯刚度以及抗紫外线性。
衡量磨料刷性能的重要参数之一为耐磨指数，它代表磨料刷损失的材料重量所对应的可研磨掉的材料重量。
而且磨料刷具有不同的温度等级，相对于低温下工作的磨料刷，高温下工作的磨料刷在相同时间内可研磨掉更多材料。
Ｈａｈｌ－Ｐｅｄｅｘ是全球领先的磨料单丝生产商，基于帝斯曼ＥｃｏＰａＸＸ 聚酰胺４１０，与帝斯曼合作开发了新的磨料单丝系列ＡｂｒａＭａＸＸ™ 。
聚酰胺４１０ （ＰＡ４１０） 的熔点（２５０℃明显高于聚酰胺６１０（２１８℃）和聚酰胺６１２（２１５℃），同时兼具同等的抗磨损性和更高的抗弯刚度（因其模量较高）。
这意味着新型ＡｂｒａＭａＸＸ™磨料单丝具有更高的耐磨指数，可应用于温度较高的场合。
耐磨指数越高，则磨料刷的使用寿命越长，可研磨掉的金属越多。
ＥｃｏＰａＸＸ业务经理Ｋｅｅｓ Ｔｉｎｔｅｌ表示：“ＥｃｏＰａＸＸ 聚酰胺４１０具有更高的熔点和刚度、更高的抗磨损性和耐化学性，以及在持续高工作温度下表现出的极好的热稳定性，这些优势可以为其应用于磨料单丝和其他技术单丝增值。
高分子膜材料
高分子膜材料姓名：***指导老师：**专业：高分子材料2011年6月8号摘要：高分子膜材料具有制备简单、性能稳定以及与指示剂相容性好等特点。
本文介绍高分子膜材料的分类、性能以及高分子膜材料在工业、农业以及日常生活中的应用，主要是论述高分子膜材料的研究进展以及发展前景等。
前言：高分子膜材料虽然很早就出现，但是对它的研究还是近些年来才开始。
在上世纪20年代，由于石油工业的发展促进了三大合成材料品种的不断增多，高分子膜材料的应用范围也在逐渐扩大。
由包装膜开始，在30年代已经将纤维膜应用于超滤分离；40年代则出现了离子交换膜和点渗析分离法；50年代出现了饭渗透法膜分离技术；60年代又加拿大和美国学者分别成功的制造出了高效能膜和超过滤膜，总之，国外高分子膜材料技术的发展是迅速的。
近年来，我国的科研工作者也开始重视这方面的研究，膜的汇总类及应用范围在不断扩大，其中用量最大的是选择性分离膜，如离子交换膜、微孔过滤膜、超过滤膜、液膜、液晶膜等等。
目前已应用的领域有核燃料及金属提炼、气体分离、海水淡化、超纯水制备、污废处理、人工脏器的孩子早、医药、食品农药、化工等各个方面。
众所周知，进入二十一世纪以后，环境已经成为制约各国发展的重要因素，各种各样的工业废水、废气以及工业垃圾对环境造成了巨大破坏。
而高分子膜材料以其独特的微处理性可以很好的清除废水、废气以及工业垃圾中所含有的有毒重金属、有机物和矿物质等物质，因而在新世纪高分子膜材料必然迎来新的发展。
目录第一节：高分子膜材料的研究分类 (2)第二节：各种高分子膜材料的的介绍 (3)第三节：高分子膜材料的发展前景 (5)第四节：高分子膜材料的性能 (6)第五节：高分子膜材料的应用 (8)参考文献 (11)第一节：高分子膜材料的研究分类目前，高分子膜材料的种类繁多，而且分类方法也不相同，关于高分子膜材料的分类方法一般包括两个方面：已是制备方法，二是膜的性能测定方法，两者结合起来可以探讨膜的性能也合成条件之间的关系，从而达到有目的地合成性鞥有一得膜材料。
热导率是纸的100倍以上的木质生物质材料
热导率是纸的100倍以上的木质生物质材料本文2021字，阅读约需5分钟摘要：目前，许多使用了纤维素纳米纤维（Cellulose Nano Fiber，以下简称为“CNF”）的产品都利用了其拉伸强度和触变性等机械性能，如果能够通过调整其分子尺度结构实现对物理性质的控制，CNF则具有更大的潜力。
研究发现，利用流体工艺在分子尺度上对CNF进行定向排列，并用酸将其硬化制成的线材具有高热导率，是纤维素纳米纸等具有高热导率的先进木质生物质5倍躺以上，是纸等传统木质生物质的100倍以上。
木质生物质由于其低热导率至今为止一直被用作隔热材料，通过实现比传统木质生物质具有更高热导率的材料（CNF纱线），有望用作要求良好散热性能的高分子材料的替代材料。
关键字：纤维素纳米纤维、高热导率、高分子材料替代、木质生物质材料、CNF物理特性概要研究小组发现，通过流体工艺在分子尺度上对由木质生物质获得的生物基纳米材料CNF进行定向排列，并使用酸将其硬化所得到的线材具有高热导率，是纤维素纳米纸等具有高热导率的先进木质生物质5倍以上，是纸等传统木质生物质的100倍以上。
到目前为止，CNF多被用于制成块状CNF材料，大多都是利用其机械性能，例如利用CNF的高拉伸和触变性制造的包装和圆珠笔。
另一方面，考虑到CNF本身具有通过调整分子尺度结构控制其物理性质的优势，因此其有可能表现出更多样化和高附加值的物理特性。
研究小组在将CNF水分散体注入流动聚焦通道（图1a）以使CNF 高度定向后，通过单独注入通道中的酸将其硬化并风干来制备CNF纱线。
此外，使用T型热导率测量方法（图2a）测量了CNF纱线的热导率。
结果发现，使用特定酸的纱线的热导率为14.5W/(m·K)。
此外，研究小组还阐明了在CNF的取向度达到一定水平的条件下，连接CNF 之间的氢键越多，且由残余应力引起的CNF中的结构无序性越低，可以获得越高的热导率。
图1 CNF纱线的制备方法和CNF纱线。
生物基碳纤维材料
生物基碳纤维材料全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：生物基碳纤维材料是一种新兴的材料，它是通过将生物基材料转化为碳纤维而制成的。
与传统的碳纤维相比，生物基碳纤维具有更加环保、可再生和可降解的特点。
它们在航空航天、汽车制造、建筑和其他领域都具有巨大的潜力。
本文将探讨生物基碳纤维材料的制备方法、性能特点以及未来应用前景。
一、生物基碳纤维材料的制备方法生物基碳纤维材料的制备主要包括原料的选择、纤维化和热解三个步骤。
选择合适的生物基原料，如竹子、木质纤维、纤维素等。
这些原料具有丰富的资源、可再生性强以及环保的特点，是制备生物基碳纤维的理想选择。
对原料进行精细加工，将其转化为纤维状结构。
通过高温热解的方法，将纤维化的生物基原料转化为碳纤维。
这种制备方法简单、成本低，且对环境友好，是未来发展的方向之一。
生物基碳纤维具有很多优秀的性能特点。
它们具有较高的强度和刚度，比起传统的碳纤维来说更加轻量化。
生物基碳纤维还具有较好的耐热性和耐腐蚀性，在高温和腐蚀环境下仍能保持稳定的性能。
生物基碳纤维还具有优异的导电性和导热性，适用于电子产品和热管理领域。
最重要的是，生物基碳纤维具有低碳排放和可降解的特点，对环境友好，未来有着广阔的应用前景。
生物基碳纤维材料在航空航天、汽车制造、建筑和其他领域都有着广阔的应用前景。
在航空航天领域，生物基碳纤维可以用于制造飞机机身和零部件，提高飞机的轻量化和燃料效率；在汽车制造领域，生物基碳纤维可以用于制造车身和发动机部件，提高汽车的安全性和节能性；在建筑领域，生物基碳纤维可以用于制造新型建筑材料，提高建筑的耐久性和环保性。
生物基碳纤维材料将在未来的各个领域中发挥重要作用，成为替代传统碳纤维的新选择。
第二篇示例：生物基碳纤维材料是指利用植物纤维、细胞ulose、淀粉等可再生生物质材料作为主要原料，通过高温碳化、石墨化等处理方法制备而成的一种纤维材料。
这种材料具有许多优良的性能，比如高机械强度、良好的耐热性和化学稳定性等，因此在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域具有广泛的应用前景。
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2018-05-20
瑞典研究团队已经研制出一种生物基材料，其强度超过了所有已知的生物基材料，无论是人工合成材料还是天然材料，包括钢材和蜘蛛丝。
这一成果已经在美国化学学会出版的ACS Nano杂志上发表。
纤维素纳米纤维（CNF）是木材和其他植物体的基本组成部分。
研究人员报告说，利用CNF进行处理，克服了将这些纳米纤维大规模用于飞机、汽车和家具等产品中的技术难题，研制出尺寸较大、具有轻质高强等优异力学性能的生物基材料。
“天然蜘蛛丝通常被认为是最强的生物基材料，这里生产的生物基纳米纤维素纤维的强度是天然蜘蛛丝8倍。
” 论文作者、斯德哥尔摩KTH皇家理工学院的丹尼尔·索德博格（Daniel Söderberg）介绍称，“这种材料的强度超过了金属、合金、陶瓷和无碱玻璃纤维的强度。
”
AHAHAGAHAGAGGAGAGGAFFFFAFAF
在论文中，研究人员描述了一种模拟自然界将纤维素纳米纤维排列成几乎完美的宏观布局的新方法，该方法源自对物理控制组件（例如CNF）在纳米级制造期间的结构化方式的洞察。
该方法涉及控制在不锈钢中铣削的1毫米宽的通道中悬浮在水中的纳米纤维的流动。
连接去离子水和低pH水的流量有助于将纳米纤维沿正确的方向对齐，并使CNF之间的超分子相互作用能够自组织成充分包裹的状态，并将它们连接在一起。
索德博格表示，理解和控制完美纳米结构所必需的关键基本参数及过程，如粒径、相互作用、对齐、扩散、网络形成和组装等，使这一发现成为可能。
索德博格称，这项研究为开发纳米纤维材料开辟了道路，该材料在保持纳米纤维的拉伸强度和承受机械载荷能力的同时，可以扩展到更大的结构。
该工艺也可用于控制碳管和其他纳米级纤维的纳米级组装。
根据论文，该材料的拉伸刚度为86 GPa，拉伸强度为。
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来源：中国船舶工业综合技术经济研究院直尹丁宏
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