生物基尼龍56的結(jié)晶、動(dòng)態(tài)熱力學(xué)及流變性能研究.pdf

1、尼龍由于其優(yōu)良的性能，在服裝、家紡和產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域有著非常重要的地位。傳統(tǒng)的尼龍?jiān)现饕怯墒桶l(fā)酵得到，但是石油資源不可再生，加上近年來，環(huán)保問題的突出，生物基尼龍材料成為受歡迎的材料。本文研究的生物基尼龍56由戊二胺和己二酸聚合而成，戊二胺由生物法發(fā)酵制取，其生物基含量為41％。已有研究表明，生物基尼龍56性能優(yōu)良，是一種極具競爭力的尼龍類產(chǎn)品。其纖維不僅具有同尼龍6一樣的力學(xué)性能和抗磨損性，還有帶有自身優(yōu)勢的一些性能，如優(yōu)良的吸濕性能

2、和阻燃性能，良好的彈性回復(fù)性能和較好的染色性。從高聚物的角度來說，任何材料的性能都是由結(jié)構(gòu)決定的，但是目前對(duì)于生物基尼龍56深入的結(jié)構(gòu)研究還欠缺很多?；诖?，論文開展了對(duì)生物基尼龍56晶體結(jié)構(gòu)和相關(guān)性能的研究，以期為其工業(yè)化生產(chǎn)和推廣提供依據(jù)和指導(dǎo)。
　　論文主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　1.利用差示掃描量熱儀（DSC）對(duì)生物基尼龍56的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。研究表明，生物基尼龍56的結(jié)晶性能對(duì)降溫速率和溫度有強(qiáng)烈的依賴性。

3、降溫速率低于30oC/min，結(jié)晶放熱峰呈單峰，但超過30oC/min，結(jié)晶放熱峰呈雙峰；等溫結(jié)晶溫度越高，球晶生長越慢且尺寸越大。同時(shí)，Jeriorny法研究得到的非等溫主結(jié)晶期Avrami指數(shù)在3.4~4.2之間，Avrami方程得到的等溫結(jié)晶 Avrami指數(shù)在3左右，表明晶體生長方式為三維球狀生長；Mo法較好地描述了生物基尼龍56的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。由Kissinger方程得出非等溫結(jié)晶活化能為-191.05 kJ/mol，由A

4、rrhenius方程得出等溫結(jié)晶活化能為-99.04 kJ/mol。另外，分析出生物基尼龍56的平衡熔點(diǎn)為T0M為256℃。
　　2.采用偏光顯微鏡對(duì)生物基尼龍56結(jié)晶時(shí)的晶體形態(tài)進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，等溫和非等溫條件下結(jié)晶均形成了放射狀球晶結(jié)構(gòu)。同常規(guī)尼龍66和尼龍6相比，生物基尼龍56的結(jié)晶速率更快，形成的球晶對(duì)稱性更好，規(guī)整度更高，球晶尺寸更大。在溫度200℃以上，晶體成核方式為異相成核，在較低溫度下則傾向于均相成核。球晶生

5、長速率與結(jié)晶時(shí)間的關(guān)系為線性，并隨等溫結(jié)晶溫度的升高而減小。
　　3.采用同步輻射廣角X射線衍射技術(shù)（WAXD）對(duì)生物基尼龍56的晶體結(jié)構(gòu)及升溫過程和不同降溫速率下的結(jié)晶過程進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)常溫下生物基尼龍56只在2θ=16.77°（晶面間距0.425nm）處出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)衍射峰，對(duì)應(yīng)的晶型是γ晶型，隸屬于六方晶系；在升溫過程中，在220oC會(huì)發(fā)生Brill轉(zhuǎn)變，經(jīng)Brill轉(zhuǎn)變后，形成假六方晶系，并且這種轉(zhuǎn)變是可逆的；在降溫過程

6、中會(huì)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，同時(shí)隨著降溫速率的增加，晶面尺寸和結(jié)晶度均逐漸減小。
　　4.利用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀（DMA）對(duì)生物基尼龍56的動(dòng)態(tài)熱力學(xué)性能進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，從高溫到低溫會(huì)出現(xiàn)α轉(zhuǎn)變、β轉(zhuǎn)變、γ轉(zhuǎn)變，對(duì)應(yīng)的溫度分別為Tα=60℃，Tβ=-30oC，Tγ=-114℃。α轉(zhuǎn)變是分子鏈段發(fā)生運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，主要是無定形區(qū)中被氫鍵結(jié)合著的酰胺基的運(yùn)動(dòng)；β轉(zhuǎn)變主要對(duì)應(yīng)羧基的運(yùn)動(dòng)；γ轉(zhuǎn)變對(duì)應(yīng)尼龍56主鏈上酰胺基之間的亞甲基?(CH2)n-鏈