【摘要】：尼龍12(PA12)作為一種長(zhǎng)碳鏈尼龍,具有非常優(yōu)良的性能,如吸水率極低,低密度,柔韌性能好,尺寸穩(wěn)定性好,絕緣性、耐低溫性、耐油性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐磨性均良好,熔點(diǎn)低,成型加工容易等,被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。當(dāng)前利用廣角X射線衍射(WAXD)研究PA12在升降溫和熱拉伸過程中的晶體結(jié)構(gòu)變化的文章相對(duì)較少,通過本課題的研究可以分析PA12在不同條件下的晶型轉(zhuǎn)變、晶面間距、結(jié)晶度、微晶尺寸和結(jié)晶取向等,使我們更加全面地了解PA12的結(jié)構(gòu)信息,為PA12的基礎(chǔ)研究提供理論支持,進(jìn)而為它的應(yīng)用加工提供理論依據(jù)。通過在不同溫度下溶液澆注、熔體慢冷卻和熔體淬火三種方式制備PA12樣品。首先,通過廣角X射線衍射(WAXD)、差示掃描量熱法(DSC)、傅里葉紅外光譜分析(FTIR)及力學(xué)性能測(cè)試等對(duì)樣品進(jìn)行表征。然后,通過WAXD在線升溫,分析升溫對(duì)PA12樣品的晶型轉(zhuǎn)變、晶面間距、結(jié)晶度、微晶尺寸等的影響。之后,通過WAXD在線升溫到PA12熔點(diǎn)之上等溫5分鐘,去除熱歷史,再降溫,分析降溫對(duì)PA12樣品的晶型轉(zhuǎn)變、晶面間距、結(jié)晶度、微晶尺寸等的影響。最后,通過配有拉伸臺(tái)和熱臺(tái)的廣角X射線衍射儀將?和?'-PA12在不同溫度(30℃、50℃、110℃)下拉伸不同倍率(?=1.00、1.25、1.50、1.75、2.00、2.25、2.50、2.75、3.00),分析溫度和拉伸倍率對(duì)樣品的結(jié)晶度、取向度、微晶尺寸、拉伸力等的影響。得出如下主要結(jié)論:(1)通過對(duì)不同溫度下溶液澆注、熔體慢冷卻和熔體淬火三種方式制備的PA12樣品進(jìn)行WAXD測(cè)試,發(fā)現(xiàn)在30℃下澆注成膜的樣品為?晶型,在40℃至80℃下澆注成膜的樣品為?+?晶型,在90℃及以上澆注成膜的樣品為?晶型;熔體慢冷卻得到的樣品為?晶型;熔體淬火得到的樣品為?'晶型,屬于?晶型的一種亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。(2)通過對(duì)樣品進(jìn)行DSC測(cè)試,發(fā)現(xiàn)?晶型和?+?晶型有兩個(gè)熔融吸熱峰,表現(xiàn)為多重熔融現(xiàn)象,這與升溫時(shí)?晶型向?晶型的轉(zhuǎn)變有關(guān);而?晶型和?'晶型只有一個(gè)熔融吸熱峰。(3)通過對(duì)樣品進(jìn)行FTIR測(cè)試,發(fā)現(xiàn)PA12的酰胺Ⅴ及酰胺Ⅵ帶對(duì)晶型較為敏感,酰胺Ⅵ帶C=O面外彎曲特征峰在?晶型和?'晶型中出現(xiàn)在626 cm~(-1)處,而在?晶型中偏移到了577 cm~(-1)的位置;酰胺Ⅴ帶N-H面外彎曲特征峰在?晶型中出現(xiàn)在680 cm~(-1)的位置,但是在?晶型和?'晶型中沒有出現(xiàn)此特征峰。(4)通過對(duì)樣品進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試,發(fā)現(xiàn)?和?'-PA12屬于強(qiáng)而韌的高分子材料。γ-PA12的拉伸強(qiáng)度為63.9 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為618%。?'-PA12的拉伸強(qiáng)度為44.1 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為446%。而?-PA12屬于脆而弱的高分子材料,拉伸強(qiáng)度只有25.2 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率只有18%。(5)通過用WAXD對(duì)PA12樣品進(jìn)行升溫測(cè)試,發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高,?晶型會(huì)逐漸向?晶型轉(zhuǎn)變,即發(fā)生Brill轉(zhuǎn)變。?'晶型在110℃以上也會(huì)轉(zhuǎn)變成?晶型。γ晶型在熔點(diǎn)以下可以穩(wěn)定的存在。并且升溫時(shí)由于片晶厚度的變化、結(jié)晶缺陷的熔融和分子鏈的熱膨脹等復(fù)雜原因也使得晶面間距、結(jié)晶度、微晶尺寸等發(fā)生變化。(6)通過用WAXD對(duì)PA12樣品進(jìn)行降溫熔體結(jié)晶測(cè)試,發(fā)現(xiàn)隨著過冷度的增大,放出的熱量增加,結(jié)晶速率加快,結(jié)晶度也越大。(7)通過用WAXD對(duì)?和?'-PA12樣品進(jìn)行在線熱拉伸測(cè)試,發(fā)現(xiàn)在拉伸力作用下,?晶型會(huì)轉(zhuǎn)變成?'晶型。拉伸倍率越大,樣品的結(jié)晶度、取向度及所用拉伸力也越大。當(dāng)?≤2.00時(shí)增大的幅度較大,?≥2.00時(shí)趨于穩(wěn)定。另外,溫度對(duì)樣品的結(jié)晶與取向有一定的促進(jìn)作用。而且拉伸相同的倍率,溫度越高所用拉伸力越小。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O633.22
【圖文】：

排列構(gòu)成的高分子聚合物。相鄰分子鏈按照一定的排列方式能使分子NH-基和-CO-基相互作用形成氫鍵結(jié)構(gòu)，繼而形成氫鍵面。氫鍵面可以間作用力有序的堆積起來，形成三維晶體結(jié)構(gòu)。但由于各種因素的影分子鏈間氫鍵形成方式和氫鍵面堆積方式可能會(huì)有所差別，這就使得龍具有不同的晶體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響材料的宏觀物理性能。.1 氫鍵面的形成酰胺基團(tuán)是尼龍高分子材料的主要結(jié)構(gòu)特征基團(tuán)，同時(shí)也是生命的物—蛋白質(zhì)的基本構(gòu)成成分之一，廣泛存在于自然界中。它的基本結(jié)構(gòu) 1953 年研究人員在研究結(jié)晶肽時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行測(cè)定的[4]。Flory 根據(jù)前人料并結(jié)合自己的研究結(jié)果，最終得出了如圖 1.1 所示的尼龍酰胺基團(tuán)的從圖中可以看出，酰胺基團(tuán)呈平面狀的結(jié)構(gòu)，之所以如此，是因?yàn)?C-部雙鍵的特性。后來，經(jīng)過更多的研究發(fā)現(xiàn)，在其它兩種聚酰胺材料半芳香族和芳香族聚酰胺中，酰胺基團(tuán)也呈這種平面狀結(jié)構(gòu)排列，至胺的結(jié)構(gòu)就可以被確定了。

4（a） （b）圖 1.2 各類尼龍相鄰分子鏈的兩種排列方式對(duì)形成氫鍵的影響（a）分子鏈平行排列；（b）分子鏈反平行排列 1.2 The effect of arrangement of two adjacent molecular chains of different nylonformation of hydrogen bondswing parallel arrangement of the chains; (b) showing antiparallel arrangement of th

1 緒論lternatively）兩種堆積方式[18-19]。 晶型、 晶型和 晶型是尼龍最常見的三種晶體結(jié)構(gòu)。 對(duì)偶-偶尼龍來說，分子鏈間氫鍵面采用 p 型堆積方式而成的晶體結(jié)構(gòu)稱，屬于三斜晶系，在 X 射線衍射圖中具有兩個(gè)強(qiáng)衍射峰。相反，采用方式而成的晶體結(jié)構(gòu)稱為 晶型。 晶型可認(rèn)為是 晶型的一種變形，斜晶系，只是沿著 c 軸方向，分子鏈由連續(xù)上升排列變?yōu)榱松舷陆惶媾趴梢越M合出 a、 p、 a、 p四種晶型，其中， a表示氫鍵面連續(xù)上升堆內(nèi)的分子鏈?zhǔn)巧舷陆惶媾帕�，其它晶型意義可類推。 晶型是偶-偶尼龍的一種穩(wěn)定晶型，每個(gè)晶胞中只含一個(gè)重復(fù)單元，屬于典型的三斜晶由于不同偶-偶尼龍中重復(fù)單元中亞甲基數(shù)目會(huì)有所不同，致使晶體的也不相同。而 晶型不太穩(wěn)定，常常伴隨著 晶型存在，單獨(dú)存在的情相關(guān)研究也較少[20]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 王繼庫;趙國(guó)升;周云春;;尼龍1010的拉伸結(jié)晶行為及Brill轉(zhuǎn)變[J];高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào);2011年05期

2 劉良紅,王德清;聚十二內(nèi)酰胺的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2004年09期

3 肖學(xué)山,莫志深,董遠(yuǎn)達(dá),張慶新,王慶,徐暉;高真空強(qiáng)靜電場(chǎng)對(duì)熔融結(jié)晶尼龍-11晶體結(jié)構(gòu)的影響[J];高分子材料科學(xué)與工程;2002年01期

4 張宏放,高煥,劉思楊,莫志深;聚合物微晶尺寸和晶格畸變[J];高分子通報(bào);1998年04期

5 朱誠(chéng)身,牟忠誠(chéng),楊寶泉,莫志深;X-射線衍射法測(cè)定尼龍1010結(jié)晶度[J];高分子學(xué)報(bào);1993年06期

6 張利華,于力,張宏放,綦玉臣,莫志深,陳東霖;結(jié)晶聚合物的輻射效應(yīng) Ⅰ.γ-輻照尼龍1010的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)[J];應(yīng)用化學(xué);1992年05期

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1 宋劍斌;任敏巧;張宏放;莫志深;;變溫X射線研究尼龍1212的Brill轉(zhuǎn)變[A];2005年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2005年

本文編號(hào)：2749253