反应挤出pa6ps原位合金结晶性能的研究(附件)【字数：16694】
摘 要摘 要聚己内酰胺（Polyamide 6）俗称尼龙6，是通用的工程塑料之一，对现代化工的生产发展具有深远意义。普通PA6具有良好的物理、机械性能、优异的耐蠕变性、耐化学腐蚀等优点，但由于其在低温和干燥条件下易发生脆化断裂、抗冲击性能差、尺寸稳定性差且吸水性差，因而限制了PA6更加广泛的应用。本文通过反应挤出制备PA6/PS原位合金得到PA6改性增强材料，用于制造性能多样的产品，从而拓宽了PA6的应用领域。本文基于反应挤出己内酰胺阴离子开环聚合，通过反应挤出一步法制备PA6/PS原位合金。采用X射线衍射（XRD）和差示扫描量热仪（DSC）表征合金的结晶性能和热性能。结果显示随着聚苯乙烯（PS）含量的不断增加，导致PA6/PS原位合金的热性能变差。此外，适量的PS并不能影响PA6/PS原位合金的结晶性能。然而当PS含量进一步增大至50wt.%后，得到的DSC曲线显示无论是合金的结晶温度（Tc）或是熔融温度（Tm）都出现了明显的降低，由于聚苯乙烯（PS）中的刚性结构部分分散于PA6的分子链中，破坏了PA6分子链的规整程度，从而影响了PA6/PS原位合金的结晶性能。关键词反应挤出；尼龙6；原位合金；结晶性能
目 录
第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 反应挤出 1
1.2.1 反应挤出技术进展 1
1.2.2 反应挤出PA6 2
1.3 反应挤出阴离子开环聚合PA6原位合金 2
1.3.1 己内酰胺阴离子开环聚合机理 2
1.3.2 己内酰胺阴离子开环聚合特点 5
1.3.3 反应挤出阴离子开环聚合PA6技术原理 5
1.4 PA6原位合金 6
1.4.1 PA6原位共混的研究进展 6
1.4.2 PA6 /HPN原位合金 7
1.4.3 PA6/PPO原位合金 8
1.4.4 PA6/PS 原位合金 8
1.4.5 其他原位合金 9
1.5 本文的研目的意义 9
1.6 本文研究的主要内容 10
第二章 实验部分 12
2.1 引言 12
2.2 实验试剂 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
12
2.3 实验仪器 12
2.4 实验方案 13
2.4.1 实验基本原理 13
2.4.2 实验原料预处理 13
2.4.3 实验具体步骤 14
2.5 PA6/PS原位合金的表征与测试 15
2.5.1 热重分析（TG） 15
2.5.2 差示扫描量热（DSC） 15
2.5.3 X射线衍射（XRD） 16
第三章 实验结果分析与研究 17
3.1 差示扫描量热（DSC）分析 17
3.2 热重分析（TG） 20
3.3 X射线衍射（XRD）分析 23
第四章 实验结论 26
致 谢 28
参 考 文 献 29
第一章 绪论
1.1 前言
尼龙（Polyamide, Nylon, PA）是大分子主链中具有特征官能团结构酰胺键（CONH）的一类高分子材料的总称。我们熟知的尼龙材料有PA6、PA66以及PA1010。随着电子产业和汽车行业的蓬勃发展，人们对耐高温材料的追求愈来愈高，对高温尼龙的需求量也与日俱增。工业上采用对苯二甲酸为基材，从而开发了一系列具有优异性能特征的聚酰胺材料，例如PA9T、PA12T、PA6co6T、PA6IcoT等。
PA6（Polyamide 6, PA6）又称聚酰胺6，是一种广泛应用于工业领域和日常生活中的工程塑料。优越的机械性能、耐磨损性能、耐酸碱腐蚀性和自润滑性，同时具备密度低、加工工艺简单、成本低等优势赋予了PA6很高的使用价值，从而使其在与其他工程塑料的激烈竞争中占有绝对优势，也曾因此被评为具有划时代意义的工程塑料。现如今，PA6的应用领域不断拓宽，继而对PA6的生产装置的规模也随之不断扩大。普通PA6依旧具备优异的物理、机械性能，例如拉伸强度高，抗冲击韧性和耐磨性能良好，耐化学腐蚀性和耐油性效果显著，但是若在低温或干燥的环境下长时间使用PA6，则易发生脆化断裂，导致其抗冲击性能和尺寸稳定性能变差，从而限制了PA6更加广泛的应用。为了适应工业发展以及市场开发的需要，国内外众多研究学者正在寻找各种新型原料路线对PA6进行合成,同时实现对现有的PA6进行各种改性试验，其中通过合金化反应对PA6进行合成改性一直是国内外研究的热门领域。
1.2 反应挤出
1.2.1 反应挤出技术进展
反应挤出是采用螺杆挤出机连续完成单体的聚合或是对原有聚合物进行合成改性的工艺过程。用于反应挤出的挤出机螺杆具有较高的长径比，故设计有特殊的螺杆反应段，机筒上有多个加料口。反应挤出的主要物料由加料斗加入，其他反应助剂根据工艺要求从不同位置的加料口加入。物料由螺杆带动向前运动，在不同的位置加入不同的反应助剂，在该位置有适宜反应工艺的螺杆结构及机筒温度，反应完成以后经过均化，挤出造粒或者直接挤出得到制品，故而是一种非常简单的工艺过程[1]。
早在上世纪60、70年代，Gouinlock[2]就利用本体聚合，先将大量的聚酯单体制备成低分子量的预聚体，接着利用可排气的双螺杆挤出机完成了聚酯的缩聚反应，从而成功的研究了本体聚合反应挤出聚酯的缩聚过程。当下的研究中，反应挤出技术已经在聚合物的可控降解、接枝反应、本体聚合、交联以及反应性共混等方面得到了广泛而可观的发展和应用[3]。反应挤出技术在制备功能化高分子以及对聚合物进行高性能改性等领域发挥着重要作用，同时是高分子材料加工合成学科中不可或缺的重要组成部分。
1.2.2 反应挤出PA6
目前，国内外一般用水做引发剂，多采用管式引发器（VK管）进行水解常压连续聚合反应，制备可供纺丝生产使用的具有一定分子量以及分子量分布的PA6切片。然而采用一般的管式引发器进行常压连续聚合反应获得的PA6切片，其相对粘度为2.2~2.6，无法达到高强度工业丝和工程塑料的相对粘度要求。因此，国内外相继又研究出了固相聚合法、高常压连续聚合法、常减压连续聚合法用于制备相对粘度在2.8~3.5之间的PA6切片，其聚合反应时间一般为1416h[4]。
我国通常采取水解常压连续聚合法来制备相对粘度较高的PA6切片。而采用连续法制备PA6切片，聚合时间长达2630h，反应耗能大，设备效率低，得到的PA6中含有低分子物质，需要进行进一步水煮萃取去除切片中的杂质。另外，一些小型企业利用间歇式高压反应釜进行聚合，生产出的PA6切片相对粘度高达2.6~4.0，能够用于制多品种工程塑料级PA6。但此方法只适用于小批量生产，且原料用量消耗大，得到的切片中可萃取物成分多，产品质量不稳定[5]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 反应挤出 1
1.2.1 反应挤出技术进展 1
1.2.2 反应挤出PA6 2
1.3 反应挤出阴离子开环聚合PA6原位合金 2
1.3.1 己内酰胺阴离子开环聚合机理 2
1.3.2 己内酰胺阴离子开环聚合特点 5
1.3.3 反应挤出阴离子开环聚合PA6技术原理 5
1.4 PA6原位合金 6
1.4.1 PA6原位共混的研究进展 6
1.4.2 PA6 /HPN原位合金 7
1.4.3 PA6/PPO原位合金 8
1.4.4 PA6/PS 原位合金 8
1.4.5 其他原位合金 9
1.5 本文的研目的意义 9
1.6 本文研究的主要内容 10
第二章 实验部分 12
2.1 引言 12
2.2 实验试剂 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
12
2.3 实验仪器 12
2.4 实验方案 13
2.4.1 实验基本原理 13
2.4.2 实验原料预处理 13
2.4.3 实验具体步骤 14
2.5 PA6/PS原位合金的表征与测试 15
2.5.1 热重分析（TG） 15
2.5.2 差示扫描量热（DSC） 15
2.5.3 X射线衍射（XRD） 16
第三章 实验结果分析与研究 17
3.1 差示扫描量热（DSC）分析 17
3.2 热重分析（TG） 20
3.3 X射线衍射（XRD）分析 23
第四章 实验结论 26
致 谢 28
参 考 文 献 29
第一章 绪论
1.1 前言
尼龙（Polyamide, Nylon, PA）是大分子主链中具有特征官能团结构酰胺键（CONH）的一类高分子材料的总称。我们熟知的尼龙材料有PA6、PA66以及PA1010。随着电子产业和汽车行业的蓬勃发展，人们对耐高温材料的追求愈来愈高，对高温尼龙的需求量也与日俱增。工业上采用对苯二甲酸为基材，从而开发了一系列具有优异性能特征的聚酰胺材料，例如PA9T、PA12T、PA6co6T、PA6IcoT等。
PA6（Polyamide 6, PA6）又称聚酰胺6，是一种广泛应用于工业领域和日常生活中的工程塑料。优越的机械性能、耐磨损性能、耐酸碱腐蚀性和自润滑性，同时具备密度低、加工工艺简单、成本低等优势赋予了PA6很高的使用价值，从而使其在与其他工程塑料的激烈竞争中占有绝对优势，也曾因此被评为具有划时代意义的工程塑料。现如今，PA6的应用领域不断拓宽，继而对PA6的生产装置的规模也随之不断扩大。普通PA6依旧具备优异的物理、机械性能，例如拉伸强度高，抗冲击韧性和耐磨性能良好，耐化学腐蚀性和耐油性效果显著，但是若在低温或干燥的环境下长时间使用PA6，则易发生脆化断裂，导致其抗冲击性能和尺寸稳定性能变差，从而限制了PA6更加广泛的应用。为了适应工业发展以及市场开发的需要，国内外众多研究学者正在寻找各种新型原料路线对PA6进行合成,同时实现对现有的PA6进行各种改性试验，其中通过合金化反应对PA6进行合成改性一直是国内外研究的热门领域。
1.2 反应挤出
1.2.1 反应挤出技术进展
反应挤出是采用螺杆挤出机连续完成单体的聚合或是对原有聚合物进行合成改性的工艺过程。用于反应挤出的挤出机螺杆具有较高的长径比，故设计有特殊的螺杆反应段，机筒上有多个加料口。反应挤出的主要物料由加料斗加入，其他反应助剂根据工艺要求从不同位置的加料口加入。物料由螺杆带动向前运动，在不同的位置加入不同的反应助剂，在该位置有适宜反应工艺的螺杆结构及机筒温度，反应完成以后经过均化，挤出造粒或者直接挤出得到制品，故而是一种非常简单的工艺过程[1]。
早在上世纪60、70年代，Gouinlock[2]就利用本体聚合，先将大量的聚酯单体制备成低分子量的预聚体，接着利用可排气的双螺杆挤出机完成了聚酯的缩聚反应，从而成功的研究了本体聚合反应挤出聚酯的缩聚过程。当下的研究中，反应挤出技术已经在聚合物的可控降解、接枝反应、本体聚合、交联以及反应性共混等方面得到了广泛而可观的发展和应用[3]。反应挤出技术在制备功能化高分子以及对聚合物进行高性能改性等领域发挥着重要作用，同时是高分子材料加工合成学科中不可或缺的重要组成部分。
1.2.2 反应挤出PA6
目前，国内外一般用水做引发剂，多采用管式引发器（VK管）进行水解常压连续聚合反应，制备可供纺丝生产使用的具有一定分子量以及分子量分布的PA6切片。然而采用一般的管式引发器进行常压连续聚合反应获得的PA6切片，其相对粘度为2.2~2.6，无法达到高强度工业丝和工程塑料的相对粘度要求。因此，国内外相继又研究出了固相聚合法、高常压连续聚合法、常减压连续聚合法用于制备相对粘度在2.8~3.5之间的PA6切片，其聚合反应时间一般为1416h[4]。
我国通常采取水解常压连续聚合法来制备相对粘度较高的PA6切片。而采用连续法制备PA6切片，聚合时间长达2630h，反应耗能大，设备效率低，得到的PA6中含有低分子物质，需要进行进一步水煮萃取去除切片中的杂质。另外，一些小型企业利用间歇式高压反应釜进行聚合，生产出的PA6切片相对粘度高达2.6~4.0，能够用于制多品种工程塑料级PA6。但此方法只适用于小批量生产，且原料用量消耗大，得到的切片中可萃取物成分多，产品质量不稳定[5]。
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