隨著聚合和紡絲技術(shù)的進(jìn)步,尼龍6長絲生產(chǎn)能力逐年提升,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。然而,受生產(chǎn)設(shè)備、技術(shù)壁壘等因素的限制,目前國內(nèi)高性能尼龍6長絲的對(duì)外依存度仍然較高,進(jìn)口量較大。因此,如何在現(xiàn)有條件下獲得兼具高強(qiáng)度和高韌性的尼龍6長絲進(jìn)而突破技術(shù)壁壘、擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,受到廣大研究者的關(guān)注。尼龍6分子中的酰胺基團(tuán)（-NHCO-）為極性基團(tuán),分子鏈間易通過氫鍵作用形成結(jié)晶,導(dǎo)致了分子間纏結(jié)過多,限制了強(qiáng)度的提高。本文從紡絲工藝和原料改性兩個(gè)角度出發(fā),研究了紡絲牽伸工藝和增塑劑改性對(duì)尼龍6結(jié)構(gòu)性能的影響,對(duì)其相關(guān)機(jī)理進(jìn)行了分析,并制備出了具有較高強(qiáng)度和韌性的尼龍6長絲。主要內(nèi)容如下:通過熔融紡絲結(jié)合“二級(jí)牽伸”工藝制備了高強(qiáng)尼龍6長絲。利用差示掃描量熱儀（DSC）、X射線衍射儀（XRD）、聲速取向測(cè)試儀、熱重分析儀（TGA）、拉伸性能測(cè)試以及回潮率測(cè)試等技術(shù)手段,研究了牽伸倍數(shù)對(duì)尼龍6長絲結(jié)構(gòu)性能的影響。結(jié)果表明,牽伸倍數(shù)的提高能夠誘導(dǎo)尼龍6由γ晶型向α晶型轉(zhuǎn)變,分子鏈排列更加規(guī)整,長絲的結(jié)晶度、取向度、熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能隨牽伸倍數(shù)的提高而增加。當(dāng)二級(jí)牽伸倍數(shù)為3.0、牽伸溫度210℃時(shí),尼龍6長絲... 

【文章來源】：東華大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

尼龍6分子鏈結(jié)構(gòu)圖

尼龍6長絲的增強(qiáng)增韌改性及其結(jié)構(gòu)性能研究3結(jié)晶動(dòng)力學(xué)分析包括等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)和非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。圖1-2（a）尼龍球晶形成過程（b）尼龍6球晶形貌Fig.1-2(a)Formationprossofnylonspherulitea;(b)Morphologyofnylon6Avrami方程即阿夫拉米方程，是研究等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的一種常用的方法[23]。它能在一定程度上解釋尼龍6的結(jié)晶行為。但在很多研究中發(fā)現(xiàn)，Avrami指數(shù)n一般為小數(shù)，且在結(jié)晶后期Avrami方程擬合直線發(fā)生偏離，該方法只適合描述尼龍6結(jié)晶初期，到后期晶體間相互碰撞后就不再適用了。由于非等溫結(jié)晶過程存在溫度變化，此時(shí)再用Avrami方程是不合適的。考慮到加工過程中的溫度變化，非等溫結(jié)晶更能反映實(shí)際情況，不同研究者對(duì)其進(jìn)行研究，產(chǎn)生了多套理論，目前常采用的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)分析方法有Jeziorny法、Ozawa法、莫志深法（Mo法）[24-27]。Jeziorny方程考慮到了降溫速率，但動(dòng)力學(xué)參數(shù)物理意義不明確。Ozawa方程考慮到了結(jié)晶成核和晶體生長，但數(shù)據(jù)點(diǎn)少，圖形往往不是一條直線，難以獲得可靠的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。Mo法將Avrami方程和Ozawa法結(jié)合起來，建立了相對(duì)結(jié)晶度下降溫度和時(shí)間的關(guān)系，得到了有明確物理意義的參數(shù)，適用于大多數(shù)尼龍材料的結(jié)晶過程。1.2.4尼龍6的氫鍵作用由于分子鏈間的氫鍵作用，尼龍材料通常具有高度的各向異性，尼龍6的各向異性力學(xué)行為表明了這一點(diǎn)，其垂直于氫鍵方向的線性壓縮率是平行方向的4.3倍[28]。部分電子從氫原子轉(zhuǎn)移到氧原子使氫鍵具有離子特性，電偶極之間的靜電吸引作用增強(qiáng)了酰胺鍵相互作用的強(qiáng)度[29]。研究表明偶極相互作用的破壞很可能導(dǎo)致玻璃化轉(zhuǎn)變和高聚物熔融，進(jìn)而使氫鍵發(fā)生斷裂。酰胺基團(tuán)的構(gòu)象也會(huì)影響氫鍵的強(qiáng)度和鏈軸的重復(fù)，重復(fù)鏈段越短對(duì)應(yīng)的氫鍵強(qiáng)度越強(qiáng)，強(qiáng)的氫鍵?

尼龍6長絲的增強(qiáng)增韌改性及其結(jié)構(gòu)性能研究13采用箱外稱重法稱取干重G0，其回潮率W按式（2-2）計(jì)算：=00×100（2-2）式中，G為尼龍6長絲在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下測(cè)得的濕重，G0為尼龍6長絲的干重。2.3結(jié)果與討論2.3.1DSC分析不同牽伸工藝下尼龍6長絲的DSC曲線如圖2-1所示，其中樣品編號(hào)1#、2#、3#、4#分別代表牽伸倍數(shù)為1.2、1.8、2.4、3.0所得到的尼龍6長絲。由圖可知，牽伸倍數(shù)為1.2、1.8、2.4時(shí)尼龍6長絲的DSC升溫曲線均出現(xiàn)一個(gè)熔融峰和一個(gè)肩峰，牽伸倍數(shù)為3.0時(shí)只有一個(gè)熔融峰。出現(xiàn)該現(xiàn)象可能有以下兩個(gè)原因：一是在低倍牽伸工藝下的得到的尼龍6長絲內(nèi)部存在兩種不同的晶型，分別是α晶型和γ晶型，隨著牽伸倍數(shù)的提高，γ晶型轉(zhuǎn)化為α晶型，由于兩種晶型的熱穩(wěn)定性不同，會(huì)在不同的溫度下熔融，因此低牽伸倍數(shù)下存在肩峰，高牽伸倍數(shù)下只存在一種晶型，表現(xiàn)為單峰；二是在低倍牽伸得到尼龍6長絲內(nèi)部晶體不完善，內(nèi)部結(jié)晶缺陷導(dǎo)致其在升溫過程出現(xiàn)熔融-重結(jié)晶的現(xiàn)象，即熔融過程出現(xiàn)肩峰，當(dāng)牽伸倍數(shù)提高時(shí)，大分子鏈上的拉伸應(yīng)力增加，分子排列更加規(guī)整，減少了缺陷[67]。圖2-1尼龍6長絲的DSC升溫曲線Fig.2-1DSCheatingcurvesofnylon6filaments將熔融峰溫度Tm，樣品熔融焓ΔH，及按照式（2-1）計(jì)算得到的各樣品的Xt列于表2-3。由表中數(shù)據(jù)可知，隨著牽伸倍數(shù)的提高，熔融峰溫度向高溫處移動(dòng)。說明在一定范圍內(nèi)提高牽伸倍數(shù)能夠使尼龍6長絲內(nèi)部晶體不斷完善，晶型向穩(wěn)定性更高的形態(tài)轉(zhuǎn)變，熔融溫度提高。隨著牽伸倍數(shù)的提高，ΔH增大，結(jié)晶度提

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3071210