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透明聚酰胺是一种对可见光的透过率极高的聚酰胺品种,具有低吸水率、良好的尺寸稳定性、优良的韧性和优异的透明性等特点。为了满足光学应用,获得高透光率的聚酰胺,需要使用链结构更加复杂的单体抑制聚酰胺的结晶能力,降低晶体尺寸小于可见光波长,研究其链结构和宏观性能之间的联系对于产品开发、生产加工、实际应用有着重要的意义。本文选择了链结构相近的两种脂环族透明聚酰胺,首先系统研究了两种脂环族透明聚酰胺的光学性能、热学性能、力学性能、以及链结构对性能的影响,期望建立链结构和性能之间的关系;由于在实际应用中,加工温度和使用条件对透明聚酰胺的性能有很大影响,本文研究了透明聚酰胺的热处理效应,利用X射线衍射装置和差示扫描量热仪记录了热处理后聚集态结构的变化,并对比了透明聚酰胺薄膜的拉伸性能;基于透明聚酰胺同质多晶现象的存在,本文最后原位研究了升温过程中出现的晶型变化,同时研究了拉伸场下透明聚酰胺的晶型转变,建立了透明聚酰胺热处理和外场下材料微观结构演化与性能的关系。综上,本课题的具体研究内容分为以下几个部分:1)两种不同脂环族透明聚酰胺的结构与性能选择4,4’-二氨基二环己基甲烷(PACM)和双(3-甲基-4-氨基环己基)甲烷(MACM)基透明聚酰胺分析链结构信息、热学性能,并对比了宏观的力学性能和光学性能差异。结果表明主链脂肪环上没有甲基侧基的PACM基透明聚酰胺的玻璃化转变温度更低、结晶速率更快,在红外结果中出现了结晶谱带相关的衍射峰;主链脂肪环上存在甲基的MACM基透明聚酰胺玻璃化转变温度稍高,为160°C,降温时不易发生结晶。在X射线衍射结果中,PACM基透明聚酰胺会出现两个衍射峰,这和AABB型聚酰胺的α晶型相似,而MACM基聚酰胺只出现了一个较宽的衍射峰。综合力学性能方面,PACM基透明聚酰胺要优于MACM基透明聚酰胺,但是由于MACM基透明聚酰胺的结晶能力更弱,赋予了其光学性能优异的特点,透光率比PACM基透明聚酰胺略高。2)透明聚酰胺聚集态结构和拉伸性能的热处理效应选择不同链结构的两种透明聚酰胺,利用广角X射线衍射(WAXD)和差示扫描量热法(DSC)研究了热处理对透明聚酰胺聚集态结构的变化,并对比了薄膜样品拉伸的差异。结果表明退火处理对PAPACM12的冷结晶行为有促进作用,冷结晶过程随温度升高完善得更快,但是整体的结晶度和片晶厚度不会发生变化;PAMACM12在退火处理之后聚集态结构不会出现明显变化。常规热压处理会造成透明聚酰胺内部部分分子链有序排列,材料出现熔点,降温过程中由于透明聚酰胺的结晶速率较低,不会出现明显的结晶峰。退火处理对于透明聚酰胺薄膜的拉伸性能有着较大的影响。3)拉伸外场和温度外场下透明聚酰胺微观结构演化的同步辐射原位研究利用原位广角X射线衍射和小角X射线散射(in-situ WAXD/SAXS)研究了升温过程中PAPACM12发生的晶型变化,另外还研究了PAPACM12薄膜样品在拉伸过程中的晶型转变现象。WAXD结果表明,在升温过程中PAPACM12可以在冷结晶温度范围内形成与AABB型聚酰胺α晶型相似的结晶结构,但是PAPACM12的衍射峰更加复杂,由于主链中存在脂肪环结构,导致了晶面间距比普通聚酰胺更大。拉伸过程的WAXD结果表明,PAPACM12在拉伸过程中微晶结构被破坏,α晶型对应的衍射峰逐渐消失,出现了α晶型向γ晶型转变的现象。但是在SAXS结果中,没有观察到长周期信息,说明PAPACM12的结晶结构尺寸很小,这也是PAPACM12透光率极高的主要原因。综上,本文研究了PAPACM12和PAMACM12两种典型脂环族透明聚酰胺材料分子结构上的差异、热处理对聚集态结构与拉伸性能的影响、温度场下PAPACM12的微观结构演变、外力场下PAPACM12结晶结构转变的现象,揭示了分子链结构影响材料的结晶性能、进而影响光学性能、力学性能和结构演化的分子机理。