含不对称脂肪环结构的透明聚酰胺的合成及构效关系研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yydx_2009
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聚酰胺,俗称尼龙,是一系列分子链含有重复酰胺基团聚合物的总称。聚酰胺具有强度高、耐磨性好、自润滑性好、热稳定性好、耐腐蚀性强和易于通过多种加工方式进行成型加工等优点,广泛应用于汽车工业、纤维材料、薄膜材料、电子电器材料等领域。常规聚酰胺(如PA6、PA66、PA12、PA610等)中含有大量的酰胺键,分子链易规整排列产生结晶,外观呈现不透明或半透明状态,聚酰胺材料良好的结晶性能限制了在透明材料领域的应用。目前国内高透明聚酰胺的进口依赖性很大,研制性能优良的透明聚酰胺,实现合成技术自主化具有非常实际和深远的意义。本文以己内酰胺为主要单体,与以不对称的1,2-环己二胺与柔性链的己二酸和含刚性链的对苯二甲酸、间苯二甲酸形成的盐,通过熔融聚合合成了三种不同分子链结构的共聚型透明聚酰胺。并对聚合物的链结构、聚集态结构及构效关系进行表征和研究,结果表明:(1)1,2-环己二胺与二酸形成的盐可以与己内酰胺按比例通过熔融聚合的方式进行共聚得到透明聚酰胺材料。该实验方法可行,实验条件温和,可以实现小规模量产。(2)含不对称结构的盐的加入均可以降低共聚物结晶前期成核的复杂性和晶体生长的维度,在一定程度上增加α晶型结晶的数量,使共聚物的结晶活化能升高,使共聚物的结晶能力降低。随着不对称结构含量的增加,聚合物的熔点、结晶温度、相对结晶度、晶粒尺寸、结晶速率均呈下降趋势。在相同的不对称结构含量下,含苯环结构的二酸使共聚物的结晶温度、结晶速率、结晶度、结晶过程的成核与生长维度均低于含脂肪链结构的PA6/DCH6,过冷度、结晶活化能高于PA6/DCH6,即含苯环结构的共聚物结晶过程更难发生。当DCHT盐和DCHI盐添加量高于5%时,苯环结构的取代基的位置对结晶速率、晶体生长维度、结晶活化能的影响不明显。当不对称结构含量达20%时,二酸中含苯环的结构使PA6/DCHT和PA6/DCHI表现出明显的无定形结构的特征,PA6/DCH6-20仍有少量的微晶存在。(3)脂环、苯环等结构的引入对聚酰胺的热稳定性的影响不明显。当不对称结构含量增加时,结晶度和分子量的下降使聚合物的拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率、冲击强度和硬度都有所下降。而在3%不对称结构含量下,因晶型的改变和结晶度的降低使PA6/DCH6-3、PA6/DCHT-3、PA6/DCHI-3的拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率、冲击强度有一定提高。随着共聚盐含量的增加,三种共聚物在可见光范围内的透光率均呈增加趋势。不同结构的二酸单体对共聚物的透光性能有一定的影响。含苯环结构的PA6/DCHT和PA6/DCHI中,在不对称结构含量为5%时,透光率有较明显的提高,含脂肪链的PA6/DCH6体系中,不对称结构含量达10%以上透光性能才有明显的改善。当不对称结构含量达20%,三种不同结构的透明聚酰胺的透光率均达80%以上。
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