摘 要

该毕业设计主要是研究确定出能有效控制尼龙晶态转变的方法。通过采用简单的加工方法--密炼机密炼,将PA66与MX物质(包括CaCl₂ 、LiCl)进行熔融共混加工，制备得到非晶态的PA66/MX材料，然后再用适当的溶剂处理，并对处理前后的样品材料进行傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等测试来对材料进行表征。由一系列的表征测试后，我们可以得出PA66与MX物质共混，会使得PA66由结晶态转变为非晶态。而在经过适当溶剂的处理后，又能由非晶态转变为晶态。该结果表明金属盐MX可以有效的破坏PA66间的氢键作用，使得PA66由晶态转变成非晶态，有效降低了PA66的结晶度。同时在适当溶剂的作用下，PA66/MX共混物又能发生解络合反应，使得金属离子M 从共混物中析出，从而PA66分子间再次产生氢键作用形成结晶态，以此来完成对尼龙晶态转变的可控性研究。

关键词：PA66；金属盐；晶态转变

Abstract

The graduation project is mainly to study and determine the effective control of nylon crystal transition. By using simple processing method -- mixer mixing, PA66 and substance MX (CaCl₂, LiCl) were prepared by melt blending, amorphous PA66/MX materials, and the appropriate use of solvent treatment, and Fourier transform infrared spectra of samples of materials before and after treatment (FTIR), X ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and other test materials were characterized. After a series of characterization tests, we can conclude that the blending of PA66 with MX leads to the transformation of PA66 from crystalline to amorphous. But after the treatment with proper solvent, it can change from amorphous to crystalline. The results show that metal salt MX can effectively destroy the hydrogen bonding between PA66, which makes PA66 change from crystalline to amorphous and effectively reduce the crystallinity of PA66. At the same time in a suitable solvent under the action of PA66/MX blends can occur solution complexation reaction, the metal ion M precipitated from the blend, thus PA66 intermolecular hydrogen bonding interaction to form crystalline again, in order to complete the research on controllable crystalline transformation of nylon.

Key Words：PA66；metal salt；crystalline transition

目录

第1章 绪论 1

1.1尼龙简介 1

1.1.1 PA66简介 1

1.1.2 PA66使用中存在的问题 2

1.2 PA66改性的研究进展 2

1.3 PA66的聚集态结构控制 3

1.3.1 PA66的溶解性能 3

1.3.2 PA66的聚集态结构 3

1.3.3 PA66由结晶态转变为非晶态的控制 4

1.4已有研究的不足 5

1.5本文的构思与创新点 5

第2章 实验过程及表征方法 7

2.1引言 7

2.2实验部分 7

2.2.1实验原料及仪器 7

2.2.2 实验过程 8

2.3 测试与表征 9

2.3.1 傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征 9

2.3.2 X射线衍射(XRD)表征 9

2.3.3 扫描电子显微镜(SEM) 9

第3章 结果与讨论 10

3.1 FTIR表征 10

3.1.1 PA66/CaCl₂的FTIR图谱 10

3.1.2 PA66/LiCl的FTIR图谱 11

3.1.3 PA66/CaCl₂和PA66/LiCl的FTIR图谱 12

3.2 XRD表征 13

3.2.1 PA66/MX的XRD图谱 13

第4章 结论与展望 14

4.1结论 14

4.2研究的不足与展望 15

参考文献 16

致 谢 17

第1章 绪论

随着经济与科学技术的快速发展，在过去的这近几十年里，材料科学也得到了较好较快的发展，显示出了其巨大的发展潜力和前景。而高分子材料做为材料科学中的一类日益发展的新兴学科，也得到了充分的发展，为我们的生活和社会的发展作出了不可替代的作用。

工程塑料作为一种在社会生活中经常发挥重要作用的高分子材料，在我们的日常生活中有着不可替代的作用，其具有优良的综合性能，比如刚性大蠕变小，电绝缘性和耐热性均表现优良，同时机械强度高，能过替代金属材料，在各种环境严苛的物理化学条件下作为工程结构的材料而使用，性能更好，但是其也有不少缺点，比如价格偏高，同时产量有限。^[1]而尼龙作为工程材料中重要的一种，以其原料易得便宜，加工方法技术成熟，且材料性能稳定优良而成为当前人们研究的热点材料。

1.1尼龙简介

尼龙是聚酰胺的俗称，英文名称Polyamide（简称PA），其特征是在于其分子主链上含有重复酰胺基团(—NHCO—)，这使得酰胺基团上的亚氨基上的氢易于临近基团上的羰基上的氧结合形成氢键结构，并逐渐形成尼龙晶体，所以尼龙的密度由于结晶度的影响，而呈现出范围分布，大多分布早1.13-1.15cm^-3之间。同时由于结晶也使得尼龙产生各种优良的性能如机械强度高，刚性大蠕变小，并拥有一定的耐热性能等等，这使得尼龙在日常生活中有重要而广泛的应用。尼龙最早是由杜邦公司作为一种热塑性的材料而研发出来的，当时往往将其用作一种性能优良的纤维材料而使用。后来随着人们不断的研发创新，使得尼龙纤维材料不断涌现，市场需求也逐渐饱和，于是研发人员开始尝试将尼龙应用于其他方面，随后将其成功应用于工程塑料便是，其研究应用中重要的方面之一。同时随着信息化时代和汽车领域的不断发展，对尼龙的需求也日益增加，使其成为当今使用量最大的工程塑料之一。^[2]

尼龙一般分为三大类，依次为脂肪族尼龙、脂肪—芳香族尼龙和芳香族尼龙。其中脂肪族尼龙不仅品种多产量大，同时应用也非常广泛。

1.1.1 PA66简介

PA66，即尼龙66，又称锦纶66短纤维、尼龙66树脂、聚酰胺-66、聚己二酰己二胺、锦纶-66等。PA66最早是由杜邦公司成功研发并成功的进行大范围的应用，随着不断的发展，已成为当今世界的最主要的尼龙品种之一。尼龙66的抗疲劳强度和刚性较高，耐热性较好，摩擦系数低，耐磨性好，但吸湿性大，尺寸稳定性不够。通常应用于中等载荷，使用温度要低于100-120°C，可以在无润滑或少润滑条件下，作为耐磨受力传动零件而工作。与金属相比，可以满足对作金属材料的部分替代材料来使用，但是在某些方面仍与金属材料存在较大差距，拥有较大的发展前景。^[3]PA66通常被制成圆柱状粒料，作塑料用的聚酰胺分子量一般为1.5万～2万，常用于汽车产业、电子产业等。同时PA66也可用作化学纤维材料，比如可用来制得尼龙绳、尼龙渔网等等，而更高级的弹性尼龙纤维，则可以用作球拍网线、丝袜等等。

1.1.2 PA66使用中存在的问题

由于PA66中存在大量重复的酰胺基团，这使得临近的酰胺基团上的亚氨基氢与另一酰胺基团上的羰基氧结合形成氢键结构，造成PA66产生结晶态，而使得其加工较为困难，成本高而产量低。同时酰胺基团也易于与水结合形成氢键，这样就加大了PA66的吸水性，使得PA66的尺寸稳定性下降严重时甚至会直接影响使用。从另一方面来讲，通常我们说PA66作为尼龙的一种拥有较高的抗冲击强度，但是这通常是指在理论条件下，而当面临低温或干态的环境下，PA66的抗冲击性能则并没有表现出理论中的强度，出现大幅度的降低。^[4]与此同时，由于PA66的结晶度较高，所以造成其溶解性较差，材料本身的透明度较低，加工困难，这些不良的性能均会对PA66的使用造成不利的影响。而对于用作工程塑料的PA66来说，由于存在耐磨性和自润滑性的不佳因素，会使得其刚性和强度较金属材料仍有较大的差距等问题。^[5]为了解决以上的种种问题，我们需要从PA66的高结晶度入手，通过对其聚集态的控制来实现，对PA66性能的改善。

1.2 PA66改性的研究进展

有文献调研可知，以往的研究中对PA66的改性方法通常为共聚共混、填充增强和分子复合等，在这几种方法中由于共混改性存在生产周期短，容易生成新产品，所需投资少等等优点而被广泛关注研究。