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生物基聚酰胺56（PA56）是一种新型生物基高分子,目前主要经由生物基1,5-戊二胺和石油基己二酸缩聚而来。一方面,生物基PA56的热性能、力学性能及加工性能与PA66相当,可以和PA66一样通过注塑、吹膜、熔融纺丝等方式加工成型;另一方面,生物基PA56还具有比PA66更加优异的吸湿、染色及熔融流动性能,有望大规模应用于工程塑料、薄膜及纤维领域。正因如此,进入本世纪以来,随着全球极端天气的日趋频发以及碳减排政策的日益严格,生物基PA56的研发广受关注而成为众多跨国巨头的竞争热点之一。有鉴于此,针对生物基PA56的构效关系尚未完全解明和阻燃性能还有待提升等科学及技术问题,本论文首先从生物基PA56的氢键解析出发,探究PA56结构与性能的对应关系;并在此基础上设计合成两类阻燃PA56共聚物,为本征阻燃PA56材料的开发提供思路。全文具体内容如下:（1）通过熔融结晶和溶液结晶分别制备了γ晶型和类α晶型（α′晶型）PA56。采用固体13C核磁共振谱(13C NMR)及变温红外光谱（VT-FTIR）系统比较了γ晶型及α′晶型PA56的氢键强度及分子链~1国家重点研发计划资助项目（2017YFB0309400）构象,通过旋转流变仪分析了γ晶型及α′晶型PA56的动态振荡流变性能。解析结果表明:α′晶型PA56的氢键强度强于γ晶型PA56,且两者均弱于α晶型PA66;具有强氢键的α′晶型PA56比γ晶型PA56具有更高的动态储能模量及复合粘度。此外,结合PA56和PA66的饱和吸水率、半染时间、熔融指数及极限氧指数等性能参数,揭示正是PA56的相对弱的氢键作用赋予了PA56比PA66相对更好的吸湿、染色、熔融流动性能及高极限氧指数。（2）利用热重分析（TGA）、热重-红外联用（TGA-IR）及热重-气相色谱质谱（TGA-GC/MS）联用技术系统研究了生物基PA56的热解行为,探究了生物基PA56的热解机理。TGA测试结果表明PA56的热解过程为单级反应;通过Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法及Coats-Redfern法计算得到的PA56热解活化能分别为235、217及232k J/mol,表明PA56的热解动力学模型为F1,即单个粒子的单核随机成核。TGA-IR及TGA-GC/MS分析结果显示PA56的气相热解产物主要为胺类、脂肪族碳氢化合物、CO2、环戊酮衍生物、酰胺片段、芳香族化合物及NH3。基于以上结果推出了生物基PA56的热解机理:热解初期分子链上的酰胺基团容易夺取与羰基相邻的α亚甲基碳上的氢原子发生脱羧及脱氨反应,生成环戊酮、哌啶、CO2及NH3等气相热解产物;在高热解温度下,PA56均裂形成的乙基、戊基及环戊基等自由基与环戊酮发生烷基化反应生成较为稳定的环戊酮衍生物。（3）采用3-羟基苯基磷酰丙酸（CEPPA）作为主链含磷型阻燃共聚单体,设计并合成了主链含磷型阻燃PA56共聚物（PA56C）。在系统研究PA56C的晶体结构、热性能、力学性能、热解行为及燃烧行为并综合分析其燃烧炭化层及气相热解产物的基础上提出了PA56C的阻燃机理。尽管CEPPA共聚单体的导入一定程度上导致了PA56C的分子量、热性能、力学性能及热稳定性降低,但当CEPPA的含量为4.6 mol%时,PA56C可达到UL94垂直燃烧测试V-0级,表现出优异的阻燃性能。PA56C的阻燃机理推测以凝聚相阻燃为主:PA56C在燃烧过程中产生的磷酸/偏磷酸及其衍生物高效催化PA56C脱水碳化并在其表面形成具有芳香结构的刚性含磷炭化层,有效地抑制可燃性气相产物溢出、隔绝底部材料与外界的热氧传递;同时,PA56C热解产生的PO·及Ph·具有猝灭效应,有利于中断燃烧过程中的部分自由基链式反应。（4）与PA56相比,PA56C的力学性能下降较为明显。为了尽可能减少共聚对PA56力学等性能等的影响,论文还采用[（6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基）甲基]丁二酸（DDP）作为侧链含磷型阻燃共聚单体,设计并合成了侧链含磷型阻燃PA56共聚物（PA56D）。对PA56D的晶体结构、热性能、力学性能、热解行为及燃烧行为进行了系统研究的同时,对PA56D的炭化层及气相热解产物进行分析,提出了PA56D的阻燃机理。结果表明与CEPPA相比,DDP具有更高的阻燃效率且较好的保持了PA56的力学性能:当DDP导入量仅为2.1 mol%时,PA56D的UL94垂直燃烧测试等级即可达V-0级,而其分子量、热性能及力学性能基本与纯PA56相同。此外,与PA56相比,DDP含量为2.6 mol%的PA56D的总热释放量及最大热释放速率分别降低了19%及35%且在其热释放速率曲线上出现了“平台区”,而其残碳量仅稍有增加,揭示PA56D的阻燃机理应以气相阻燃为主:PA56D热解推测会释放出PO·及Ph·,这二者具有淬灭效应,能够高效抑制PA56D燃烧过程中的自由基链式反应及放热过程;同时,其热解产生的稳定气相热解产物及CO2具有稀释效应,有利于抑制PA56D的燃烧程度。（5）采用本项目组最近开发的厚壁件紫外固化技术成功制备了高凝胶含量的交联PA56和PA56D,在考察交联对结晶行为、晶体结构、热性能、热稳定性、力学性能及流变性能的影响的同时,对抗熔滴行为进行评价以探讨交联提高PA56抗熔滴性能的可能性。结果表明:将3.0 wt%的Omnipol BP（OBP）光引发剂与PA56熔融共混后经紫外辐照150 s制备的交联PA56的凝胶含量高达98%。交联降低了PA56的结晶温度、熔融温度及结晶度,但几乎不影响其力学性能;另一方面,交联提高了PA56的熔体粘度从而提高了其抗熔滴性能。对于交联PA56D,交联导致其熔滴时间延迟,但熔滴数目有所增加且熔滴可以引燃脱脂棉,因而交联导致PA56D的阻燃性能劣化。