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尼龙12(PA12)是一种具有多种优良性能,广泛应用于汽车、电子、通讯、涂料、包装、服装、仪表等行业的热塑性工程塑料。长期以来,尼龙12的开发研究一直是尼龙产品中重要而又热门的课题。但尼龙12的生产技术一直被少数国外企业所垄断,因此尽快开发出具有自主产权的尼龙12国产化工业生产技术,会对弥补国内空白和市场缺口起到重要的经济效益和社会作用。本论文在采用两段式水解聚合工艺合成尼龙12的基础上进行了尼龙12及其SiO2纳米复合材料的小试开发研究。 论文在以十二内酰胺为单体,采用前聚高压、后聚常压的两段式间歇水解聚合的最优工艺条件合成尼龙12的基础上,考察了不同二元酸作为催化剂和分子量稳定剂对尼龙12产品结构性能的影响。结果发现,当加入量相同时,不同二元酸所得产物的红外光谱图几乎一致,特征峰完全相同;但用癸二酸和十二烷二酸为催化剂和分子量稳定剂时,所得产物与用戊二酸、己二酸和壬二酸为催化剂和分子量稳定剂时所得产物相比,特性黏度和重均分子量略有增大,相对结晶度略有减小;用己二酸作催化剂和分子量稳定剂时,所得产物热稳定性比其他二元酸所得产物热稳定性略高。 通过对实验室自制的PA12样品和工业样品进行了物理机械性能的比较。结果表明实验室自制的PA12样品的拉伸性能、弯曲性能、缺口冲击强度和吸水率均已达到国外工业样品的性能要求。对于流变性能,在高频段(ω>10 rad/s)实验室自制的PA12样品和国外工业样品的储能模量和损耗模量基本重合,均表现出牛顿流体的行为,剪切变稀不明显。但随着频率的减小,实验室样品首先出现拐点,可能的原因是实验室自制的PA12样品中不含抗氧化剂,热氧稳定性较差,所以率先发生了降解,出现了拐点。 论文运用Freeman-Carroll、Kissinger、Ozawa、Achar和Coats-Redfern方法计算和确定了尼龙12在氮气和空气气氛中的热分解活化能和热分解机理及其模型。尼龙12在氮气气氛中的热分解最概然机理函数为相边界反应,其微分形式为f(α)=3(1-α)2/3,积分形式为G(α)=1-(1-α)1/3,对应机理为收缩球体法则。在空气中的热分解最概然机理函数为化学反应,对应的积分形式为G(α)=2[(1-α)-1/2-1],对应机理为1.5级反应法则。 论文采用熔融共混法制备了尼龙12/可反应性SiO2纳米复合材料,并对复合材料进行了性能测试。结果表明,可反应性纳米SiO2的加入能够提高复合材料的屈服强度、弹性模量和冲击强度,同时对尼龙12的结晶和热稳定性有一定的促进和提高作用,并且有利于γ晶相增加,而γ晶相能够增加材料的韧性,提高材料的冲击性能。