化学改性作业(阐述PA6PA66PA610之间的结构,物性变化规律).doc

阐述PA6、PA66、PA610之间的结构，物性变化规律。 尼龙的主要品种为脂肪族聚酰胺纤维，它可以用一种单体合成，如内酰胺或氨基酸。此时尼龙名称后的阿拉伯数字即表明所用内酰胺或氨基酸的碳原子数目，如尼龙6、尼龙66等；亦可以用两种单体合成，即一种二元胺与一种二元酸。此时尼龙名称后的两组阿拉伯数字中，第一组代表二元胺的碳原子数目，第二组代表二元酸的碳原子数目，如尼龙66，尼龙610，尼龙1010等 尼龙6和尼龙66实质上是异构体。尼龙66的单体尼龙66盐由己二酸和己二胺反应而成。尼龙66盐缩聚脱水得尼龙66 , 其分子式为: 一〔NH(CH2)6NHOC(CH2)4CO]n -。尼龙6的单体是己内酰胺。己内酰胺开环聚合得尼龙6, 其分子式为一[HN(CH2)5CO]n一。 它们之间的主要区别在于聚合物长链中胺基的空间位置和方向不同。尼龙6中的所有胺基方向相同，并被5个亚甲基单元隔开；尼龙66中的胺基则沿聚合物长链交错排列，其空间位置呈现“6-4-6-4“重复排列模式。这种原子团结构排列上的不同，导致了聚合物性能上的差异，例如熔融温度和结晶行为有所不同。 尼龙610 是通过酰胺键－［NHCO］－ 连接起来的脂肪族聚酰胺，由己二胺和癸二酸缩聚得到，其长链分子的化学结构式为: H－［HN( CH2)6NHCO( CH2)8CO］－OH，由于尼龙610 分子中有－CO－、－NH－ 基团，可以在分子间或分子内形成氢键结合，也可以与其他分子相结合，所以其吸湿能力较好，并且能够形成较好的结晶结构。尼龙610 分子中的－ CH2 － ( 亚甲基) 之间因只能产生较弱的范德华力，所以－ CH2 － 链段部分的分子链卷曲度较大，决定了不同尼龙其性能差异较大。尼龙610 大分子主链都由碳原子和氮原子相连而成，在碳原子、氮原子上所附着的原子数量很少，并且没有侧基存在，故分子成伸展的平面锯齿状，相邻分子间可借主链上的= C = O 和= NH生成氢键而相互吸引。 PA610相对密度较小，吸水性低于尼龙66（PA66）和尼龙6（PA6），尺寸稳定性好，成型加工容易。机械强度近于PA66跟PA6。能耐强碱，比双6和单6更耐普通弱酸，但易溶于甲酸中。 尼龙6的聚合度为140～200，尼龙66的聚合度为55～77。尼龙的分子链上含有大量的酰胺基，能与相邻分子链的酰胺基形成有强吸引力的氢健，链段一CH2-CH2-有优良的柔曲性，分子链结构比较规整，无庞大的侧基，分子链伸展时易形成结晶，其结晶度为50％～60％。尼龙由熔体纺丝法制成，显微镜下的形态与涤纶相似，横截面为圆形，纵向光滑平直。密度较小，约为1.14g／cm3。 1.1熔融温度和结晶行为 人们都认为尼龙6比尼龙66的熔融温度低一些。已有文章引证尼龙6的熔融范围是200—220℃，而尼龙66则是250 --260℃。尽管已通过提高两种聚合物试样热处理的温度得到更大、更有序的结晶区，测得了更高的熔融温度。由于尼龙6熔纺时需要较低的能量，就这一点而言，熔融温度较低的尼龙6比尼龙66具有某种优越性。 虽然结晶速率取决于许多因素，其中包括结晶温度、聚合物分子量和熔融条件等，但是人们已经能够识别出两种聚合物之间结晶行为的差别。球晶增长速率的数据揭示了尼龙6比尼龙66的结晶速率慢得多，这对在纺丝线上用以控制纤维结构的发展具有重要的意义。 用示差扫描量热法( DSC) 考查了尼龙610 的熔融行为. 等温熔体结晶的尼龙610呈现多重熔融行为, 其峰的数目与结晶温度( Tc) 有关. 结晶度Xc 随着Tc的升高, 先增大, 后减小, 在198℃可获得最大值. 等温熔体结晶的尼龙610 在较短时间内可以获得平衡结晶度. 按照Hoffman-Weeks 方法求出尼龙610 的平衡熔点为235 ℃. 另外还考察了热历史对淬火尼龙610 熔融的影响. 室温淬火尼龙610 仅有一个熔融峰, 在120~ 216℃退火10 min 后, 出现一退火峰, 其峰温度比退火温度( T a) 高约10℃左右, 低温退火不影响原有晶体的熔融, 高温退火可有效地提高尼龙610 的最高熔融温度. 在设定的时间内( 10min) , 其最高熔融温度可达227℃。 1.2玻璃化转变温度 在纤维的成形期间，虽然熔融温度和结晶行为的差异颇具重要性，但超越这个过程它们将减弱影响力。玻璃化温度(Tg)是聚合物最重要的性能之一，它确定了被进一步加工的可能性，甚至决定了某些最终产品的性能特征。这个温度还限定了聚合物从玻璃态到橡胶态的转变，因为它表明了无定形区（非晶区）中聚合物链段活动性能的增加，并作为一种用于比较聚合物性能的合适的参考温度。Williams、Landel和Ferry首先引入了这个概念，并成功地应