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1、尼龙6共混材料聚集态结构研究四川大学硕士学位论文尼龙6共混材料聚集态结构研究姓名:成煦申请学位级别:硕士专业:材料学指导教师:张爱民208>030501四川大学硕士学位论文尼龙共混材料聚集态结构研究材料学专业研究生成煦指导教师张爱民摘要本文研究了尼龙与共混材料在受限态下尼龙/氯化钙络合体系的聚集态结构和物理性能。采用原位红外研究了尼龙酰胺基团随温度和氯化钙含量的变化,采用分子计算机模拟技术对尼龙,氯化钙的络合反应进行了计算分析,从分子结构出发探讨了尼龙/氯化钙络合反应机理,并通过模拟红外光谱和实验得到的红外光谱进行对照分析,验证了分子模拟尼龙/氯化钙络合反应机理的正确性
2、。由于氯化钙在增加尼龙强度的同时降低了尼龙的韧性,因此进行了增韧尼龙/氯化钙络合体系的研究,通过、、及高压毛细管流变等方法探讨了界面相互作用对尼龙,,共混物相结构和力学性能、热性能和流变性能的影响。通过以上研究得到如下结论:.在尼龙中复合氯化钙后,材料的拉伸模量提高,拉伸强度可比纯尼龙提高以上,但冲击强度有所降低;材料融体粘度随氯化钙含量的增加而逐渐增大:加入氯化钙对尼龙的热分解温度影响不大。.通过、.衍射和’等方法研究发现加入氯化钙能显著提高尼龙的玻璃化转变温度,降低尼龙结晶温度和熔融温度。材料随氯化钙含量的增加逐渐变得透明。.通过原位红外分析进一步研究发现,随氯化钙
3、含量的增加,尼龙的酰胺基团中的.和红外吸收峰逐渐移向低波数,而.红外吸收峰则逐渐移向高波数:测试过程中升高复合物样品温度,.红外吸收峰向高波数有较大的移动,向低波数有较大的移动,而在整个温度范围都变化不大,表明各基团在尼龙/氯化钙络合体系中所处的化学环境和受络合反应影响各不相同。四川大学硕士学位论文.采用分子计算机模拟技术,通过分子力学和分子动力学的方法对尼龙和氯化钙的反应机理进行了计算模拟,结果表明氯化钙和尼龙酰胺基团中产生络合后体系的总能量最低,生成的络合物空间构型最规整,表明络合反应发生在酰胺氮和氯化钙之间,而不是文献中报道的发生在酰胺氧和氯化钙之间。将模拟计算得
4、到红外谱图和样品实验所得红外谱图对照,酰胺基团中.、和基团随温度变化和氯化钙加入量不同的变化趋势是完全一致的,确认了氯化钙和尼龙络合反应机理的正确性。同时研究也表明尼龙与氯化钙的络合作用在尼龙分子链间和分子链内同时存在,而且生成六配体和四配体结构是同时在上述情况中“混沌”存在的,但六配体在体系中的统计结果将会占很大的优势。.对/共混体系分析表明,.与尼龙的相界面越大,消耗的就越多,从结构上证明共混后尼龙和发生了化学反应,从而提高了尼龙和的界面相互作用力,增加了两种材料的相容性。.对//共混体系的流变性能研究表明,/共混体系表现出不相容体系的流变行为。体系粘度受高粘度成分
5、控制;/.?共混体系的粘度随..的含量增加逐渐增大,并且大大超过了共混体系中粘度较高的..组分粘度,表明引入增强了两相界面相互作用,这与的分析结果是相对印的;//三元共混体系的粘度表现为和..共同作用结果,其中..对共混体系粘度影响大于。./共混体系中界丽相互作用弱,形成不均匀共混体系,在尼龙从连续相到分散相的相变过程中较大范围内出现多个结晶峰和熔融峰;/?共混体系界面相互作用较强,..能够比较均匀的分散在尼龙中,形成的分散颗粒比较均匀,共混物只在较小相变范围内出现多个结晶峰和熔融峰。.单独使用.?增韧尼龙的效果好于单独使用,但都不能得到超韧尼龙,将和..配合使用,控制
6、和的比例约为。总量为%时能够制得缺口冲击强度大于/的超韧尼龙。四川大学硕士学位论文.制各了//共混材料,材料性能体现出的增韧和氯化钙增强的协同作用;当氯化钙含量为%,含量为%到%,共混物的断裂伸长率能达到%以上,大大高于纯尼龙以及相同比例的/共混物的断裂伸长率。分析表明共混物中能阻止共混物发生脆性断裂,氯化钙能提高共混物强度,在适合的比例下二者共同作用使共混材料断裂伸长率大大提高。.通过研究表明氯化钙和尼龙是通过与尼龙的酰胺基团的氨络合反应来实现增强,而.?是通过与尼龙酰胺基团的化学反应提高界面相互作用实现增韧,因此二者在某种程度上是竞争反应,所以可以通过调整二者的含量
7、和加入的顺序实现尼龙力学性能增强或增韧的可控。关键词:尼龙氯化钙在位红外高压毛细管流变计算机模拟络合增韧四川大学硕士学位论文,/,./,,,./,,.:./,,/.。.%..,,.??..?..四川大学硕士学位论文。,,.,.,,、?,..,./,,..//?.,.,?/?‘,/?.?./’,,.?,.,.,%,?/。.,.,/,也%.%.一四川大学硕士学位论文./,../,/???,,/?.,,:,,,霉嚣栈蝣掣匠忙霹需Ⅱ蝽求聋蠊:耋苷辟蜢暴磐蠼磬学制惮茸嚣章哩晕蚓晕旺鞋匠盎名椰一.匠壮捉皋瑟掣罢霹好嚼.最磬褂半晕猷稿掣葚耀.暖世犀磬南
