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尼龙是最重要的工程材料之一,尼龙的高性能化、功能化以及新型尼龙材料的开发一直是高分子工程材料领域重要的研究课题。目前,生物质基高分子材料的制备、结构及性能研究是材料领域研究的热点。本论文以生物质原料二聚酸及氢化二聚酸为主要原料,尼龙66盐为共聚体,对二聚酸(或氢化二聚酸)基共聚尼龙的制备、结构、性能、增强改性及非等温结晶行为等进行了详细研究,对二聚酸(或氢化二聚酸)基共聚尼龙的应用及加工成型具有重要的指导作用。此外,本文还对废弃动植物油脂的有效利用进行了研究。 以二聚酸、己二胺和尼龙66盐为原料采用本体聚合法制备了一系列二聚酸基共聚尼龙产品,考察了尼龙66盐含量对共聚物粘数、热性能和力学性能的影响。研究表明,共聚物的粘数随尼龙66盐含量的增加而增大,可达2.1 dL·g-1;ATR-FTIR和XRD关联研究表明,尼龙66的嵌入促进了共聚物凝聚态结构趋于以规整有序的α、β相存在;DSC和TGA研究表明,随尼龙66盐含量的增加,共聚物的Tg稳定在21.2℃左右,但其Tm、Tc和Xc值有所提高,说明共聚物的耐高低温性能良好。力学研究表明,尼龙66嵌入二聚酸酰胺尼龙主链中可提高其硬度、拉伸强度、抗弯强度,但其缺口悬臂梁冲击强度降低。 尼龙66盐共聚改性氢化二聚酸酰胺尼龙的研究表明,以氢化二聚酸替代二聚酸进行共聚反应对共聚物的Tg和Tm影响不大,但可显著影响共聚物的粘数、Tc、Xc、拉伸强度、断裂伸长率、抗弯强度、缺口冲击强度等性能。当尼龙66盐含量为60%时,氢化二聚酸基共聚尼龙(HN-60)的粘数、Tc、Xc分别为2.616 dL·g-1、215.3℃、12.7%;拉伸强度、断裂伸长率、抗弯强度和冲击强度分别为59.48 MPa、247.6%、60.12 MPa和3.07 kJ·m-2。与二聚酸基尼龙共聚物N-60相比,粘数、Tc、Xc、拉伸强度和抗弯强度分别提高了22.01%、0.56%、41.11%、47.59%和24.83%;而断裂伸长率和缺口冲击强度分别降低了13.15%和11.27%。与现有常见长碳链尼龙的性能比较发现,共聚尼龙材料HN-60的耐高低温性能很好,吸水性低,拉伸强度、抗弯强度等力学性能与PA1010、PA1212、PA610相当。 采用实验室自制的Gemini18-6-18阳离子表面活性剂对钠基蒙脱土(Na-MMT)进行插层改性制备了有机蒙脱土(OMMT),并利用OMMT对氢化二聚酸基共聚尼龙HN-40进行了掺杂改性,制备了一系列的HN-40/OMMT复合材料。研究表明,由于阳离子介入钠基蒙脱土层间可促进硅酸盐的片层剥离,从而促进了γ晶型的生成。当OMMT含量为4%时,复合材料的拉伸强度、抗弯强度分别达到59.28 MPa、43.34 MPa,断裂伸长率降至262.9%;当OMMT含量超过4%时复合材料的无缺口试样发生脆韧转变,无缺口冲击强度由91.85 kJ·m-2迅速降低至17.33 kJ·m-2; 利用DSC对二聚酸基共聚尼龙(N-60)和氢化二聚酸基共聚尼龙(HN-40)的非等温动力学进行研究,研究表明,尼龙共聚物N-60和HN-40的结晶温度随降温速率的增大而减小;Jezioroy修正Avrami方程能够很好的描述N-60和HN-40的非等温结晶的初期阶段,通过计算得到N-60和HN-40的Avrami指数n1分别为3.40~3.96和2.90~3.56,表明共聚物产品的初期结晶阶段球晶成核和核的增长方式较为复杂;修正Ozawa方程能够正确地描述共聚物N-60和HN-40的非等温结晶过程,计算得到的N-60和HN-40共聚物材料的Ozawa指数m值分别为2.61和1.36,比Jerizory修正Avrami方程得到的Avrami指数略小;Avrami方程和Ozawa方程相结合可以很好地对尼龙共聚物N-60和HN-40的非等温结晶过程进行描述,说明若要获得较高的结晶度则需要更快的降温速率;利用Kissinger方法对非等温结晶过程的活化能进行计算,得到尼龙共聚物N-60和HN-40的非等温结晶活化能分别为-246.96 kJ/mol和-215.61 kJ/mol。 研究了采用皂化、有机溶剂萃取工艺从植物油沥青中提取甾醇的方法,对实验条件进行了优化。在优化的实验条件下,甾醇的提取率为9.27%,GC-MS分析表明,提取物,主要β-谷甾醇,约占总甾醇质量的96.03%。 初步研究了从生产二聚酸副产单酸加氢、锂盐皂化工艺提取异硬脂酸的方法,优化了工艺条件。以Pd/C为催化剂、乙醇为溶剂,加氢后产物酸值为175.5 mgKOH·g-1、碘值为4.4 gI2/100g。加氢产物经锂盐皂化、分离提取异硬脂酸,GC-MS分析表明,异构硬脂酸含量达68.83%。 利用异硬脂酸分别与甲醇、乙醇和异丙醇在酸催化下酯化制备异硬脂酸酯,研究了不同异硬脂酸酯类对生物柴油的降凝性能,结果表明,在生物柴油中添加一定量的异硬脂酸酯可使其凝固点出现不同程度的降低,含量相同时异硬脂酸异丙酯对生物柴油的降凝效果最好。