Oliver-Ortega等在木质纤维素增强尼龙11共混物制备、性能表征、性能计算等方面做了系统研究。Ortega等还研究了尼 龙11与木质纤维素共混物的冲击强度和吸水行为，发现随着木质纤维素质量分数从20%增加到60%，共混物缺口和非缺 口冲击强度逐渐下降；他们采用接触角和菲克扩散理论研究了共混物的吸水行为，发现随着木质纤维素质量分数的提 高，材料的水接触角下降、吸水性增加，在 23℃和40℃下，木质纤维素质量分数在60%时，共混物菲克扩散系数大于 质量分数20%时的两倍。

  Naffakh 等在双螺杆挤出机中进行了尼龙11与二硫化钨的熔融共混，发现二硫化钨不有必要进行表面处理就能很好的分散 到尼龙11基体中，二硫化钨的加入明显影响了尼龙11的结晶动力学，但对晶型没有影响，随着二硫化钨质量分数的增 加，共混物结晶温度提高，结晶焓降低，表明二硫化钨起到了很好 的结晶成核作用。随着二硫化钨质量分数的增加，共 混物储能模量略有提高。

  Mittal 等在双螺杆挤出机中进行了尼龙1010 与石墨烯的熔融共混，研究了石墨烯的加入对聚合物链运动、结晶的影响， 发现尼龙1010无定形区的酰胺基团与石墨烯发生了化学反应，促进了石墨烯的层间剥离和在尼龙中的分散，当石墨烯添 加量为5%时，共混物拉伸模量达到了1780MPa，是纯尼龙1010的1.8倍，屈服强度为44.7MPa，是纯尼龙材料的1.4 倍，断裂伸长率从纯尼龙的58%下降到 23%。共混物和纯尼龙的熔融焓分别是 67.3J/g 和59J/g，同时聚合物耐热性 提高10℃。

  于尼龙6和66尼 龙的3.8%和3.7%，缺口冲击强度12kJ/m 2， 优于尼龙66的10kJ/m 2 ，表现出良好的力学性能。

  Leszczynska等在双螺杆挤出机中进行了尼龙410与乙酸处理的微晶纤维素的熔融共混，发现经过处理后纤维素热稳定 性提高，更加有利于纤维素在尼龙基体中的分散，当纤维素质量分数在 1%~ 5%时，共混物熔点和结晶温度逐渐下降， 储能模量逐渐提高。

  Stoclet等在双螺杆挤出机中进行了尼龙11与有机改性蒙脱土的熔融共混，发现在进行熔融共混挤出过程中，在挤出机压 缩段加入一定量的水，即使在质量分数 10% 的高蒙脱土下，也可以很好地促进蒙脱土的剥离，而且蒙脱土在尼龙基体 中实现了介观尺度的有序分布，这种特殊的微观结构显著提高了材料的力学性能，当蒙脱土在10% 时，共混物杨氏模量 是纯尼龙11的两倍，断裂伸长率显著下降，降解温度提高35℃。

  上述研究者都是采用单一纤维作为增强填料， Armioun等在双螺杆挤出机中进行了尼龙11与木纤维/碳纤维混合纤维的 熔融共混，发现共混物的拉伸强度比尼龙11/木纤维共混物高46%，当加入聚丙烯之后，制备的共混物拉伸强度进一步 提高13%，冲击强度提高58%，而且成本更低。电镜照片发现纤维很好地分散到聚合物基体中，而且与基体有良好的黏 附性，加入聚丙烯之后共混物的热变形温度比尼龙11/木纤维/碳纤维共混物高30℃。作者认为尼龙11/聚丙烯/木纤维/碳 纤维具有低密度、低成本、更高的力学性能，更适合应用于汽车领域。

  与尼龙11增强改性所用的填料类似，研究者在对尼龙1010进行增强改性时采用的填料同样以各种纤维、黏土为主。

  Kuciel等在双螺杆挤出机中进行了两种拉伸强度不同的尼龙1010与碳纤维的熔融共混，在较高拉伸强度的纯尼龙1010 中加入质量分数20%和 40%的碳纤维，随着碳纤维质量分数的提高，共混物拉伸 强度从51.4MPa提高到 158.0MPa 和 184.9MPa，断裂伸长率从最初的 89% 下降到 4.5% 和3.8%；在较低拉伸强度的纯尼龙1010中加入质量分数10% 和 30% 的碳纤维，随着碳纤维质量分数的提高，共混物拉伸强度从 26.7MPa 提高到71.1MPa和 102.8MPa，断裂伸长率 从最初的 277% 下降到10%和6.2%。随着碳纤维质量分数的提高，共混物的结晶温度逐渐增加、结晶度下降。

  Quiles-Carrillo 等在双螺杆挤出机中进行了尼龙1010与板岩纤维的熔融共混，以含氧丙基和胺基硅烷偶联剂对板岩纤维 处理，显著提高了尼龙1010 与纤维的相容性，以含氧丙基偶联剂处理的板岩纤维增强效果最好，当尼龙1010∶板岩纤维 的质量分数比为85∶15时，共混物的拉伸强度从纯尼龙1010的(56.7±1.3)MPa增加到(111.2±1.4)MPa，而冲击强度几乎 没有下降，表现出良好的增强 效果。

  从上述研究可以看到，在生物基尼龙增强改性方面，研究者对尼龙11和尼龙1010的研究最为广泛，对于其他生物基尼 龙，如尼龙610、尼龙510、尼龙410，增强改性的研究相对较少。

  Kind等通过代谢工程制备了戊二胺，与癸二酸进行缩聚反应制备了尼龙510生物基聚合物，特性黏数达到141mL/g，熔 点215℃，与通用的尼龙6和尼龙66接近，密度只有 1.07g/cm 3 ，低于尼龙6和尼龙66的1.14g/cm 3 。他们在双螺杆挤 出机中进行了尼龙510与玻璃纤维的熔融共混，玻纤质量分数30%，并与同样玻纤质量分数的尼龙6和尼龙66 共混物进 行了力学 性能对比，发现拉伸强度 155MPa， 略低于尼龙6和尼龙 66 的 179MPa 和 188MPa，断裂伸长率3.9%，略好 于尼龙6和66尼 龙的3.8%和3.7%，缺口冲击强度12kJ/m 2， 优于尼龙66的10kJ/m 2 ，表现出良好的力学性能。

  对生物基尼龙进行增韧改性时，由于增韧剂多为聚烯烃这种非极性材料，而尼龙属于极性聚合物，为了实现两者的有效 共混往往需要加入接枝型相容剂，一般以马来酸酐为接枝单体。在进行熔融共混时，相容剂中接枝的马来酸酐与尼龙链 末端的胺基和羧基进行原位增容反应，生成的接枝物具有界面相容性，显著提高了增韧剂分散效果。当材料受到冲击应 力时，基体材料可以很好地将应力转移到增韧剂分散相中，从而显著提高材料韧性。

  除了采用生物质纤维、黏土等填料进行尼龙11改性外，有的研究者采用石墨烯、二硫化钨对尼龙进行改性。

  Sisti等利用原位聚合方法制备了尼龙11与石墨烯的共混物，研究了表面活性剂和石墨烯添加量对分子结构、热学和材料

  Sisti等利用原位聚合方法制备了尼龙11与石墨烯的共混物，研究了表面活性剂和石墨烯添加量对分子结构、热学和材料 极性的影响，发现当石墨烯添加量为0.25%~3%时，石墨烯的加入显著提高了尼龙11的结晶性，共混物玻璃化温度增 加，当石墨烯添加量为 0.75% 时，共混物耐热性增加 10℃，储能模量比纯尼龙 11 提高 32%。

  mosanenzadeh等在双螺杆挤出机中进行了两种不同黏度尼龙610与氮化硼的熔融共混发现当氮化硼体积分数为233时共混物热导率明显提高当氮化硼体积分数为33时低黏度尼龙共混物的热导率要高于相同比例下高黏度尼龙共混物分别达到36wmk和35wmk是纯尼龙610的9倍随着氮化硼体积分数的增加共混物硬度和平均断裂能量会降低高黏度尼龙共混物的力学性能要好于低黏度尼龙材料随氮化硼质量分数的提高共混物玻璃化转变气温变化不大在5461之间

  此外，Sallem-Idrissi等以未作任何处理的木质素为填充物在双螺杆挤出机中对尼龙11进行增强改性，制备了全生物基尼 龙复合材料。结果发现木质素的加入阻碍了尼龙11的结晶，提高了共混物屈服应力和杨氏模量，但是共混物断裂伸长率 与木质素质量分数有关：当木质素质量分数低于12.5%时，共混物断裂伸长率与纯尼龙11类似；当木质素质量分数大于 12.5%时，该指标显著下降。

  纤维作为增强填料，对尼龙11 拥有非常良好的增强效果，有的研究者采用蒙脱土（OMMT）、高岭土等黏土作为增强填料 对生物基尼龙进行了改性研究。

  Nuzzo 等在双螺杆挤出机中进行了聚乳酸、尼龙11与有机改性的纳米蒙脱土、海泡石和碳纳米管 （CNTs）的熔融共 混，发现当聚乳酸∶尼龙11共混物为90∶10和70∶30时，加入的填料主要位于尼龙11相中，当蒙脱土、海泡石、碳纳米管 分别超过2%、5%和1%后，共混物的形态从海岛结构转变为双连续结构，填料形成了三维网络结构，通过 SEM 和动态 力学分析（DMA）证实共混物相形态发生了转变。

  与来源于石油的尼龙6和尼龙66相比，生物基尼龙（如尼龙11和尼龙1010）具有更长的烷基链， 熔点在180~195℃之 间，比尼龙6和尼龙66的熔点低30~60℃。因此生物基尼龙在进行熔融挤出改性时具有加工温度低、能耗小的优点，而 且更长的烷基链使得生物基尼龙吸水率更低 （一般在 0.1%~ 0.4%），冲击强度比尼龙6和尼龙66高50%，具有 更好的 韧性，但是拉伸强度和模量不如尼龙6和尼 龙66高。 与来源于石油的尼龙6和尼龙66主要作为工程塑料大范围的应用不同，生物基尼龙在天然气输送管道、医用防护镜、金属防 护涂层、高端防火型油气分离器和曲轴端盖、食品包装、代替尼龙11和尼龙12作为汽车输油管、LED封装部件、体育器 械、光导纤维等领域有众多应用。 生物基尼龙增强改性 1、尼龙11增强改性 在生物基尼龙增强改性的研究中，以木质纤维素、木质素及混合纤维作为增强填料对尼龙11的改性研究居多。这类天然 纤维增强改性生物基尼龙材料具备良好的效果，纤维素或者木质素等天然纤维中含有大量的羟基和含氧官能团，在进行 熔融共混时，这些基团可以与生物基尼龙中的酰胺基团或者链末端的胺基和羧基发生化学反应或氢键链接，这会显著提 高天然纤维在尼龙基体中的分散效果。当这种复合材料受到外力冲击时，良好的界面黏结性可以将基体受到的冲击应力 有效的传导到纤维中，从而提高材料力学性能。 01 Oliver-Ortega等在木质纤维素增强尼龙11共混物制备、性能表征、性能计算等方面做了系统研究。Ortega等还研究了尼

  Prashantha 等在双螺杆挤出机中进行了尼龙11与高岭土纳米管（HNTs）的熔融共混，发现高岭土纳米管可以很好的分 散到尼龙基体中，当加入6%的纳米管后，共混物拉伸强度从 43.7MPa 增加到54.2MPa，而断裂伸长率没有显著下降， 同时随着高岭土质量分数的增加，共混物玻璃化温度、结晶温度和结晶度均逐渐提高，良好分散的高岭土对于材料热稳 定性、介电和流变性能也有改善。

  Battegazzore等在双螺杆挤出机中进行了尼龙1010 与谷壳灰、纳米蒙脱土的熔融共混，发现当加入 10% 和 20% 谷壳 灰时，共混物拉伸强度从纯尼龙1010 的 46.2MPa 下降到 41.2MPa 和 36.4MPa， 认为这是由于存在界面缺陷和应力从 基体聚合物传到填料的效率低造成的。他们采用Pukanszky模型 描述了共混物的拉伸行为，证实了上述推论，当加入 5% 的纳米蒙脱土后，共混物拉伸强度增加到 44.0MPa。随着谷壳灰浓度的提高，共混物热变形温度在 0.46MPa 下从 纯 1010 的 109℃提高到 144℃ 和 174℃，加入 5% 的纳米蒙脱土后，共混物的热 变形温度超过180℃。

  Rohner 等在双螺杆挤出机中进行了尼龙 11 与纳米纤维素的熔融共混，发现纳米纤维素没有影响尼龙11基体的结晶行 为，当纳米纤维素添加量为0.5%时，共混物拉伸强度和冲击强度分别比纯尼龙11提高了23%和67%。Landreau等则以 羧甲基纤维素为相容剂在双螺杆挤出机中进行了尼龙11与甘油改性淀粉的熔融共混，加入1%的相容剂 后，淀粉质量分 数 70% 的尼龙共混物拉伸强度和断裂伸长率分别为20MPa和150%，表现出良好的 力学性能，流变学和电镜（SEM） 分析发现淀粉与尼龙呈现双连续分布。

  聚酰胺（尼龙）是一种拥有非常良好力学性能、耐热性、耐磨性、耐化学溶剂性、自润滑性和一定的阻燃性的工程塑料，在 汽车、电子电器、机械、轨道交通、体育器械等领域有广泛应用。 在众多尼龙材料中，尼龙6和尼龙66的应用最为广泛。目前，这两种尼龙材料来源于石油等不可再生资源。随着全球石 油资源的日益匮乏，来源于可再生资源的生物基尼龙材料受到研究者、企业和市场的广泛关注。 生物基尼龙材料是指生产尼龙所需原料（一般 是二元酸、二元胺或者环内酰胺），利用可再生的生物质资源，如葡萄 糖、纤维素、植物油（包括蓖 麻油、油酸与亚油酸等），通过生物工程方法得到。这种生物工程方法一般来说包括两种路 线，即糖路线和植物油路线。其中糖路线是利用微生物，对葡萄糖或者纤维素等原料进行发酵得到尼龙原料的路线；植 物油路线是指以植物油为原料 （比如蓖麻油），经过一系列化学转化得到尼龙原料的路线。 经过生物工程方法得到的尼龙原料经过开环聚合或 者缩合聚合制备出的尼龙材料统称为生物基尼龙材 料。常见的生物 基尼龙材料包括尼龙 11、尼龙 1010、尼龙 610、尼龙 510、尼龙 410、尼龙 1012 等，其结构如图1所示。