Nylon 4(poly(2-pyrrolidone)) has excellent mechanical strength and high moisture content and its monomer, 2-pyrrolidone (C4), can be produced from biomass. However, the practical application of this polymer cannot be produced due to a thermal degradation temperature, which is lower than its melting temperature. To overcome this problem, the copolymers of 2-pyrrolidone and ε-caprolactam (C6) were prepared by an anionic process and were tested for thermal stability. The nylon 4/6 copolymers display rapid increase of a thermal stability up to 300 °C when they contain more than 40% of nylon 6. Employing an initiator substituted with aromatic nitro functional group improved the thermal stability of nylon 4 up to 210 °C. It was found that nylon 4 copolymers demonstrated even faster biodegradation rates compared with nylon 4 homo-polymer in activated sludge due to the lower crystallinity as measured in DSC thermogram.

Nylon 4(poly(2-pyrrolidone))는 단량체인 2-pyrrolidone(C4)이 바이오매스를 통해 생산 가능하다는 점, 우수한 기계적 강도 및 면에 상응하는 수분 흡수율 등 여러 장점이 있지만, 열분해온도가 융점보다 낮아 가공이 어렵다는 단점이 있다. 본 연구에서는 nylon 4 단일중합체의 열안정성을 높이기 위하여 ε-caprolactam(C6) 단량체와 공중합체를 합성하였고, 이의 열적특성 및 생분해성에 대하여 연구하였다. 본 연구의 nylon 4/6 공중합체는 nylon 6의 함량이 40% 이상일 때, 300 °C까지 열안정성이 급격히 향상하는 특성을 나타냈다. 또한 nylon 4 단일중합체 중합 시 nitro기가 포함된 개시제를 사용함으로써 약 210 °C까지 열 안정성을 향상시킬 수 있었다. 활성 슬러지를 이용한 생분해 실험 결과, 공중합체의 생분해성이 오히려 향상된 것으로 나타났다. 이는 DSC실험에서 측정한 융해열로부터 알아 낸 바와 같이 nylon 4 단일중합체에 비해 급격히 낮아진 결정화도에 기인하는 것으로 판단된다.

Keywords: biodegradable polymer; nylon 4; nylon 4 copolymers; nylon 4/6; thermal stability