共聚尼龙6/6I的制备与性能研究
发布时间：2021-04-18 19:10
利用己内酰胺与间对苯二甲酸己二胺盐（6I盐）聚合制备得到系列共聚尼龙6/6I。通过傅里叶红外光谱仪表征了材料的化学结构,通过差示扫描量热分析、热重分析、动态力学分析研究了材料的热行为并测试了聚合物的力学性能。结果表明,共聚组分6I的引入会导致体系结晶温度（Tc）与熔点（Tm）的降低,但并不会显著改变体系的热分解行为;此外,6I盐的加入会提高共聚体系的拉伸/弯曲强度,添加10份6I盐时共聚体系的缺口冲击强度最佳。
【文章来源】：塑料工业. 2017,45(11)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
尼龙6与系列共聚物6/6I的红外光谱图
?砻饔?酰胺键形成。各特征谱带的归属分别如下:3300cm－1附近对应酰胺键中—NH—的伸缩振动吸收峰;1638cm－1附近的强吸收峰对应酰胺键上C?O的伸缩振动吸收峰，而3083cm－1、1547cm－1则对应—NH—弯曲振动及—C—N—伸缩振动(酰胺Ⅱ谱带)的吸收峰。另外，2928cm－1、2857cm－1处对应亚甲基(—CH2—)的伸缩振动吸收峰［14］。由于6I的添加量不高，红外谱图上并未有明显的苯环骨架振动谱带，但6I的加入导致1269cm－1处C—H的弯曲振动谱带峰形变宽。2.2TGA分析a－TGb－DTG图2尼龙6与系列共聚物6/6I的TG与DTG曲线Fig2TGandDTGcurvesofneatPA6anddifferenttypesofPA6/6I图2为不同配比共聚尼龙6/6I的热失重曲线(TG)与热重微分曲线(DTG)。由图可知，PA6/6I系列聚合物的热降解行为基本一致，均在380℃左右开始发生降解，且只存在一个热失重台阶，呈现典型的“Z”字型。这表明6I单元的引入并未显著改变共聚体系的热分解行为，且PA6/6I系列聚合物均具有较好的热稳定性。2.3DSC和DMA分析采用差示扫描量热分析(DSC)表征6I的加入对共聚体系结晶性能的影响，DSC曲线呈现于图3，相应的结晶与熔融参数列于表2。图3a是共聚尼龙6/6I第一次降温的DSC曲线，从图中可以看出，相较于纯的尼龙6(PA6/6I-0)，添加5%6I后共聚尼龙的结晶温度(Tc)由189.0℃降低到了172.3℃，降低了16.7℃。随着6I单元所占比重的增加，共聚尼龙6/6I的结晶温度(Tc)逐渐降低，且结晶峰的宽度逐渐变宽。其中，PA6/6I-20的Tc比PA6/6I-5降低了约52℃，结晶峰宽扩展了21.8℃。这说明6I单元的引入使得共聚体系的结晶能力降低，结晶过程变得更加困难，且6I的引入使得晶体的不完善程度增大。图3b是共聚尼龙6/6I的第二?
入导致尼龙6晶型发生了变化，而明显的冷结晶峰则表明此时6I加入后对体系结晶的完善程度产生了抑制作用。而且，随着6I含量的增加，共聚尼龙6/6I的熔融温度(Tm)与熔融峰强度均逐渐降低。这是由于6I单元的无规引入破坏了分子链的规整性，导致共聚尼龙6/6I的分子链在扩散迁移的过程中规则堆砌的程度降低。另外，6I单元引入后体系的Tc降低，低温结晶时分子链的活动能力下降，形成的晶体较不完善且晶体间完善程度差别很大，因此相比纯的PA6其Tm与熔融峰强度均有所下降。a－第一次降温曲线b－第二次升温曲线图3尼龙6与共聚物6/6I的DSC曲线Fig3DSCcurvesofneatPA6anddifferenttypesofPA6/6I表2尼龙6与共聚物6/6I的热性能参数Tab2ThermalpropertiesofneatPA6anddifferenttypesofPA6/6I试样结晶峰宽/℃Tc/℃Tm/℃ΔHm/J·g－1Tg/℃PA6/6I-016.8189.0221.1232.462.6PA6/6I-520.9172.3209.9193.567.7PA6/6I-1021.9162.6204.8131.570.7PA6/6I-1523.8146.3195.260.455.5PA6/6I-2042.7120.3174.824.854.5注:1)Tc－结晶峰温度;Tm－熔融峰温度;ΔHm－熔融热焓;Tg－玻璃化转变温度。图4尼龙6与共聚物6/6I的DMA曲线Fig4DMAcurvesofneatPA6anddifferenttypesofPA6/6I为了能够观察到更为明显的玻璃化转变过程，我们采用DMA对共聚尼龙6/6I进行更进一步的表征。不同共聚尼龙6/6I的损耗因子(tanδ)随温度的变化如图4所示，对应数据列于表2，在40～100℃温度范围内损耗因子峰所对应的温度即为共聚尼龙的Tg。结果表明，当6I盐的添加量低于10%时，共聚尼龙的Tg会随着6I盐含量的增加而增大;而当6I盐的添加量高于10%时，Tg反而会随着6I盐含量的增加而向低温方向偏移。这是因为6I?
【参考文献】：
期刊论文
[1]半芳香族耐高温尼龙PA12T的合成、表征与性能[J]. 曹民,黄木军,张传辉. 工程塑料应用. 2016(11)
[2]无卤阻燃增强半芳香尼龙的制备与性能研究[J]. 曹凯凯,陈智军,陈林飞,姚智平,王文志,姜其斌. 塑料工业. 2015(10)
[3]半芳香族尼龙的结构性能及其应用[J]. 张凯,赵建青,刘述梅,章明秋. 石油化工. 2015(05)
[4]三元共聚半芳香尼龙的低温聚合及其性能研究[J]. 曹凯凯,陈林飞,王文志,黄自华,邓凯桓,姜其斌. 塑料工业. 2014(10)
[5]半芳香共聚尼龙6T/6的合成与结晶性能研究[J]. 韩冰,张声春,张春祥,顾晓华,冯志明,张克杰. 塑料工业. 2013(09)
[6]双苯环长碳链半芳香尼龙的合成与表征[J]. 裴晓辉,赵清香,刘民英,王玉东,王文志,曹少魁. 塑料工业. 2005(01)
[7]高性能半芳香族尼龙工程塑料的性能及应用进展[J]. 张红荣,魏运方. 精细化工中间体. 2002(06)
[8]汽车塑料化技术的最新动向[J]. 黄汉生. 化工新型材料. 1996(07)
[9]新型材料——尼龙6Ⅰ[J]. 王韵秋. 合成树脂及塑料. 1991(02)
博士论文
[1]碳纤维/尼龙6复合材料的改性与摩擦磨损特性研究[D]. 周少锋.武汉理工大学 2012
[2]原位聚合型阻燃尼龙6的制备、性能及应用研究[D]. 邬智勇.湖南大学 2011
本文编号：3146018
【文章来源】：塑料工业. 2017,45(11)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
尼龙6与系列共聚物6/6I的红外光谱图
?砻饔?酰胺键形成。各特征谱带的归属分别如下:3300cm－1附近对应酰胺键中—NH—的伸缩振动吸收峰;1638cm－1附近的强吸收峰对应酰胺键上C?O的伸缩振动吸收峰，而3083cm－1、1547cm－1则对应—NH—弯曲振动及—C—N—伸缩振动(酰胺Ⅱ谱带)的吸收峰。另外，2928cm－1、2857cm－1处对应亚甲基(—CH2—)的伸缩振动吸收峰［14］。由于6I的添加量不高，红外谱图上并未有明显的苯环骨架振动谱带，但6I的加入导致1269cm－1处C—H的弯曲振动谱带峰形变宽。2.2TGA分析a－TGb－DTG图2尼龙6与系列共聚物6/6I的TG与DTG曲线Fig2TGandDTGcurvesofneatPA6anddifferenttypesofPA6/6I图2为不同配比共聚尼龙6/6I的热失重曲线(TG)与热重微分曲线(DTG)。由图可知，PA6/6I系列聚合物的热降解行为基本一致，均在380℃左右开始发生降解，且只存在一个热失重台阶，呈现典型的“Z”字型。这表明6I单元的引入并未显著改变共聚体系的热分解行为，且PA6/6I系列聚合物均具有较好的热稳定性。2.3DSC和DMA分析采用差示扫描量热分析(DSC)表征6I的加入对共聚体系结晶性能的影响，DSC曲线呈现于图3，相应的结晶与熔融参数列于表2。图3a是共聚尼龙6/6I第一次降温的DSC曲线，从图中可以看出，相较于纯的尼龙6(PA6/6I-0)，添加5%6I后共聚尼龙的结晶温度(Tc)由189.0℃降低到了172.3℃，降低了16.7℃。随着6I单元所占比重的增加，共聚尼龙6/6I的结晶温度(Tc)逐渐降低，且结晶峰的宽度逐渐变宽。其中，PA6/6I-20的Tc比PA6/6I-5降低了约52℃，结晶峰宽扩展了21.8℃。这说明6I单元的引入使得共聚体系的结晶能力降低，结晶过程变得更加困难，且6I的引入使得晶体的不完善程度增大。图3b是共聚尼龙6/6I的第二?
入导致尼龙6晶型发生了变化，而明显的冷结晶峰则表明此时6I加入后对体系结晶的完善程度产生了抑制作用。而且，随着6I含量的增加，共聚尼龙6/6I的熔融温度(Tm)与熔融峰强度均逐渐降低。这是由于6I单元的无规引入破坏了分子链的规整性，导致共聚尼龙6/6I的分子链在扩散迁移的过程中规则堆砌的程度降低。另外，6I单元引入后体系的Tc降低，低温结晶时分子链的活动能力下降，形成的晶体较不完善且晶体间完善程度差别很大，因此相比纯的PA6其Tm与熔融峰强度均有所下降。a－第一次降温曲线b－第二次升温曲线图3尼龙6与共聚物6/6I的DSC曲线Fig3DSCcurvesofneatPA6anddifferenttypesofPA6/6I表2尼龙6与共聚物6/6I的热性能参数Tab2ThermalpropertiesofneatPA6anddifferenttypesofPA6/6I试样结晶峰宽/℃Tc/℃Tm/℃ΔHm/J·g－1Tg/℃PA6/6I-016.8189.0221.1232.462.6PA6/6I-520.9172.3209.9193.567.7PA6/6I-1021.9162.6204.8131.570.7PA6/6I-1523.8146.3195.260.455.5PA6/6I-2042.7120.3174.824.854.5注:1)Tc－结晶峰温度;Tm－熔融峰温度;ΔHm－熔融热焓;Tg－玻璃化转变温度。图4尼龙6与共聚物6/6I的DMA曲线Fig4DMAcurvesofneatPA6anddifferenttypesofPA6/6I为了能够观察到更为明显的玻璃化转变过程，我们采用DMA对共聚尼龙6/6I进行更进一步的表征。不同共聚尼龙6/6I的损耗因子(tanδ)随温度的变化如图4所示，对应数据列于表2，在40～100℃温度范围内损耗因子峰所对应的温度即为共聚尼龙的Tg。结果表明，当6I盐的添加量低于10%时，共聚尼龙的Tg会随着6I盐含量的增加而增大;而当6I盐的添加量高于10%时，Tg反而会随着6I盐含量的增加而向低温方向偏移。这是因为6I?
【参考文献】：
期刊论文
[1]半芳香族耐高温尼龙PA12T的合成、表征与性能[J]. 曹民,黄木军,张传辉. 工程塑料应用. 2016(11)
[2]无卤阻燃增强半芳香尼龙的制备与性能研究[J]. 曹凯凯,陈智军,陈林飞,姚智平,王文志,姜其斌. 塑料工业. 2015(10)
[3]半芳香族尼龙的结构性能及其应用[J]. 张凯,赵建青,刘述梅,章明秋. 石油化工. 2015(05)
[4]三元共聚半芳香尼龙的低温聚合及其性能研究[J]. 曹凯凯,陈林飞,王文志,黄自华,邓凯桓,姜其斌. 塑料工业. 2014(10)
[5]半芳香共聚尼龙6T/6的合成与结晶性能研究[J]. 韩冰,张声春,张春祥,顾晓华,冯志明,张克杰. 塑料工业. 2013(09)
[6]双苯环长碳链半芳香尼龙的合成与表征[J]. 裴晓辉,赵清香,刘民英,王玉东,王文志,曹少魁. 塑料工业. 2005(01)
[7]高性能半芳香族尼龙工程塑料的性能及应用进展[J]. 张红荣,魏运方. 精细化工中间体. 2002(06)
[8]汽车塑料化技术的最新动向[J]. 黄汉生. 化工新型材料. 1996(07)
[9]新型材料——尼龙6Ⅰ[J]. 王韵秋. 合成树脂及塑料. 1991(02)
博士论文
[1]碳纤维/尼龙6复合材料的改性与摩擦磨损特性研究[D]. 周少锋.武汉理工大学 2012
[2]原位聚合型阻燃尼龙6的制备、性能及应用研究[D]. 邬智勇.湖南大学 2011
本文编号：3146018
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