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长碳链尼龙具有强度高、韧性好、耐磨损、吸水率低等优良性能,因而在汽车工业、化学工业、电子电器工业和体育器材等领域获得了广泛应用。尼龙1213和尼龙1312是两个新的长碳链尼龙品种,有关其合成和性能的研究迄今还未见报道,本文以生物发酵技术得到的十二碳二元酸和十三碳二元酸为原料合成了尼龙1213和尼龙1312,对其合成工艺和结构及物理机械性能进行了较深入研究:用DSC、DMA、WAXD、TG等现代分析手段对尼龙1213和尼龙1312的熔融和结晶行为、动态力学性质、等温和非等温结晶动力学、热降解过程等进行了详细研究,取得了丰富的实验数据和研究结果: 1.对尼龙1213和尼龙1312的力学性能测试结果如下:尼龙1213的拉伸强度为47.2MPa,断裂伸长率为308%,弯曲强度为38.5MPa,缺口冲击强度为5.2kJ/mol;尼龙1312的拉伸强度为44.1MPa,断裂伸长率为488%,弯曲强度为34.1MPa,缺口冲击强度为5.1kJ/mol。从上述测试结果可以看出尼龙1213和尼龙1312是两种新的性能优异的长碳链尼龙品种。 2.用DMA对这两种尼龙的动态力学性能进行了分析,确定了尼龙1213和尼龙1312的α转变温度分别为53℃和51℃,β转变温度分别为-50℃和-58℃,γ转变温度分别为-122℃和-124℃。认为两种尼龙的玻璃化转变温度分别为53℃和51℃;从其γ转变峰面积判断两种尼龙均具有较好的耐低温冲击性。 3.DSC的研究结果表明:尼龙1213和尼龙1312的熔点分别为179℃和176℃,结晶温度分别为134℃和152℃;发现它们在熔融过程中存在熔融重结晶现象,且升高结晶温度和延长结晶时间均有利于提高晶体的完善程度。用WAXD对尼龙1213和尼龙1312的晶型转变进行研究发现,随着结晶温度的升高,尼龙1213和尼龙1312均由γ晶型转变成了α晶型,尼龙1213的Brill转变温度为160℃左右,尼龙1312的Brill转变温度为150℃左右。用PLM观察了尼龙1213和尼龙1312的球晶形态与生成条件,发现在不同结晶条件下可生成负光性放射状等多种不同的结晶形态。 4.用DSC对两种尼龙的等温及非等温结晶动力学研究结果表明:尼龙1213在等温结晶过程的Avrami指数在3.49-4.30之间,尼龙1312的Avrami指数在3.90-5.14之间,说明它们的等温结晶生长方式是三维盘状生长;由Arrhenius方程求得尼龙1213和尼龙1312的等温结晶活化能分别为-238.11KJ/mol和-251.12KJ/mol。尼龙1213和尼龙1312的非等温结晶的Avrami指数的大小范围很大,明显的可分为主结晶期和次结晶期这两个阶段,说明非等温条件下尼龙1213和尼龙1312不止一种晶体成核机理和晶体生长方式;由kissinger法求得了尼龙1213和尼龙1312的非等温结晶活化能分别为-102.13KJ/mol和-95.33KJ/mol。 5.用TG对尼龙1213和尼龙1312的热降解过程和机理进行了研究,结果显示尼龙1213和尼龙1312的热降解过程为一步反应,说明热降解机理为无规断裂机理。采用Kissinger方程和Flynn-Wall-Ozawa方程求得的尼龙1213的热降解活化能分别为232.11kJ/mol和207.22kJ/mol;尼龙1312的热降解活化能分别为241.93kJ/mol和264.84kJ/mol。