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长碳链聚酰胺(LCPA)具有原料来源广、聚合条件温和、吸水率低、柔韧性高等优势,应用广泛且附加值高。基于长链二元胺与二元酸为原料来合成LCPA,通常采用两步法,即先成盐后聚合的方法。但两步法工艺繁琐,合成效率较低,因此对于LCPA进一步优化聚合工艺、简化合成路线的研究,既有理论意义又有实际应用价值。本文以聚酰胺1210(PA1210)聚合为研究目标,采用一步法制备PA1210树脂,对聚合工艺不断优化,得到高性能的PA1210产品,同时还采用一步法合成了PA1211与PA1213,并进行了性能对比研究。本文还进一步对一步法制备PA1210的两个重要影响因素及非等温结晶行为进行了研究,最后利用聚醚酰胺永久型抗静电剂对所制备的PA1210进行改性,制备得到具有永久抗静电效果的高性能PA1210改性材料。主要研究内容如下:
1.首先采用两步法成功制备了PA1210,接着采用一步法制备PA1210,并对聚合工艺进行了初步探索,实现了一步法制备PA1210,比较得出一步法制备得到的PA1210的性能更优。同时还采用一步法成功制备了PA1211与PA1213,综合分析各项性能得出,采用本文一步法制备的三种LCPA,与市场上常见的LCPA相比,具备同等的力学性能,但聚合工艺更简单。
2.接着对一步法制备PA1210的两个重要影响因素进行了探究,发现抽真空时间约50min时,熔融指数最低为1.56g/10min,同时冲击、弯曲、拉伸性能最优。在其它条件相同的情况下,研究发现当二酸与二胺的摩尔投料比为1∶1.02时,PA1210的熔融指数最低为2.12g/10min,此时分子量最高,综合热性能、力学性能、结晶性能考虑,性能最佳。采用DSC分析发现PA1210冷却速率越快,结晶速率越快,结晶温度变化范围越宽,熔融温度受影响不大,但容易形成不完善的结晶。
3.最后采用聚醚酰胺永久型抗静电剂对所制备的PA1210进行抗静电改性,得到了具有永久抗静电特性的PA1210改性材料。分析结果发现,当抗静电剂用量在20-25wt%时,PA1210表面电阻值由原来的1×1014Ω降至1010Ω,抗静电性得到明显改善。同时发现,相对湿度、温度越高,改性后PA1210的表面电阻值降低越明显。改性后PA1210的最大热解温度在470℃附近,热稳定性良好,最佳冲击强度为63.5KJ/m2,与纯的PA1210(冲击强度为10.7J/m2)相比,提高了5.9倍,表明PA1210改性后除了具备永久抗静电性能外,韧性也得到了明显改善。
1.首先采用两步法成功制备了PA1210,接着采用一步法制备PA1210,并对聚合工艺进行了初步探索,实现了一步法制备PA1210,比较得出一步法制备得到的PA1210的性能更优。同时还采用一步法成功制备了PA1211与PA1213,综合分析各项性能得出,采用本文一步法制备的三种LCPA,与市场上常见的LCPA相比,具备同等的力学性能,但聚合工艺更简单。
2.接着对一步法制备PA1210的两个重要影响因素进行了探究,发现抽真空时间约50min时,熔融指数最低为1.56g/10min,同时冲击、弯曲、拉伸性能最优。在其它条件相同的情况下,研究发现当二酸与二胺的摩尔投料比为1∶1.02时,PA1210的熔融指数最低为2.12g/10min,此时分子量最高,综合热性能、力学性能、结晶性能考虑,性能最佳。采用DSC分析发现PA1210冷却速率越快,结晶速率越快,结晶温度变化范围越宽,熔融温度受影响不大,但容易形成不完善的结晶。
3.最后采用聚醚酰胺永久型抗静电剂对所制备的PA1210进行抗静电改性,得到了具有永久抗静电特性的PA1210改性材料。分析结果发现,当抗静电剂用量在20-25wt%时,PA1210表面电阻值由原来的1×1014Ω降至1010Ω,抗静电性得到明显改善。同时发现,相对湿度、温度越高,改性后PA1210的表面电阻值降低越明显。改性后PA1210的最大热解温度在470℃附近,热稳定性良好,最佳冲击强度为63.5KJ/m2,与纯的PA1210(冲击强度为10.7J/m2)相比,提高了5.9倍,表明PA1210改性后除了具备永久抗静电性能外,韧性也得到了明显改善。