树枝状聚（胺酯）对尼龙6的增韧增强作用研究
树枝状聚（胺酯）对尼龙6的增韧增强作用研究[20200412222613]
摘要
以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）和乙二胺（EDA）为原料，先合成外围为8个丙烯酸酯树枝状大分子[PAE(=)8]，再将乙二胺（EDA）和PAE(=)8反应生成外围为8个伯氨基的树枝状大分子[PAE(NH2)8]。将PAE(NH2)8与尼龙6按一定比例混合后熔融挤出造粒并注塑成拉伸和冲击样条，进而对其熔融指数、拉伸强度、冲击强度性能进行研究。实验结果表明：随着PAE(NH2)8加入量的增多，尼龙6熔融指数随之增大；其冲击强度和拉伸强度先增大到一定程度后下降，当ω[PAE(NH2)8]:ω(尼龙6)=1:100混合时，冲击强度达到最大，为9.76KJ/M2；当ω[PAE(NH2)8]:ω(尼龙6)=1.5:100混合时，拉伸强度达到最大，为28.17MPa。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:树枝状聚（胺-酯）尼龙6改性增韧增强
目录
1.前 言 1
1.1树枝状大分子概述 1
1.2树枝状大分子的发展概况 1
1.3树枝状大分子的结构特性 2
1.4树枝状大分子的合成方法 3
1.4.1发散法 5
1.4.2收敛法 5
1.4.3发散收敛结合法 6
1.5树枝状大分子的应用 6
1.5.1树枝状大分子在染料工业中的应用 6
1.5.2树枝状大分子在生物医药领域的应用 7
1.5.3树枝状大分子在水处理领域的应用 8
1.5.4树枝状大分子在纳米材料中的应用 8
1.5.5树枝状大分子在其他领域中的应用 8
1.6尼龙6分子特性及改性研究 8
1.7实验目的 9
2.实验部分 10
2.1实验药品与仪器 10
2.1.1实验药品 10
2.1.2实验仪器 10
2.2实验过程及步骤 11
2.2.1外围为8个丙烯酸酯树枝状大分子[PAE(=)8]的合成 11
2.2.2外围为8个伯氨基的树枝状大分子[PAE(NH2)8]的合成 11
2.2.3 PAE(NH2)8与尼龙6共混熔融挤出 12
2.2.4改性后尼龙6熔融指数测定 13
2.2.5注塑机注塑拉伸、冲击样条 13
2.2.6拉伸强度测定 15
2.2.7冲击强度的测定 15
3.结果与讨论 16
3.1熔融指数测定实验结果分析 17
3.2拉伸强度实验结果分析 18
3.3冲击强度实验结果分析 20
4.结论 21
参考文献 22
致谢 24
1.前 言
1.1树枝状大分子概述
随着社会不断进步发展，人们对材料的需求和研究也日益增多。近几十年来，一类新型呈树枝状的大分子（dendrimers）以其独特的结构和性能越来越多地呈现在人们眼前，在高分子科学领域逐渐受到关注。与传统的高分子相比，树枝状大分子既有高分子的通用特点，如重复的结构单元、可重复增长、分子量可达到上万甚至更大等，也有其独特的结构特点：其分子在结构上具有高度几何对称性、多官能团、分子内有空腔且轮廓分明、单分散性等特点。这些独特的结构特点引起了相关领域的科学工作者们极大的兴趣。传统的高分子聚合过程是随机发生的，分子量不可控且分布范围广，因此在恒定某一个高分子的分子量大小时只能以某个范围来衡量。而树枝状大分子因其结构的高度对称性，其在合成过程中可在分子水平上进行设计，从而分子的大小、形状及结构，因此其分子量的大小相对于传统高分子来说更容易确定大小或者更精确的范围。
树枝状大分子生长是一种循环过程。它是基于一个反应完成后并重复该步骤，以达到链段持续增加、分子量持续增大的过程，因此其结构支化度高、结构精确。在反应过程中，每反应一次就为大分子增加了一“代”，即增加了一层支化结构。不同代数的树枝状大分子其结构特点也不同，一般分为树枝状大分子（dendrimer）和超支化聚合物（hyperbranched polymer）两类，这两类聚合物相比于一般线形聚合物而言，都具有高度支化的特点。
树枝状聚（胺-酯）也属于树枝状大分子的范畴，在近几十年来受到颇多关注。自1985年PAMAM树枝状大分子被首次合成出来后，其独特的结构和性能特点也许多领域得到了很好地应用。也正因其特有的结构特点，开发研究其新的应用价值和应用领域也将成为科学工作者孜孜不倦地追求。
1.2树枝状大分子的发展概况
早在1952年，Flory首次提出了由多功能基体（A-Bx，x>1，A，B可为反应的基团）聚合可制备分支度较高聚合物的可能性[1]这一说法。在此后的一段时间里，有两种学术观点引起了人们的注意，即“主客体”学说和超分子化学。随后一些研究发现：某些树枝状大分子具有催化剂作用，同时发现其也具有选择性客体的作用，这些学术研究发现使得树枝状大分子的研究又被推向一个高潮。1978年，V?gtle[2]最先尝试使用重复反应的方法合成树枝状大分子。1985年，Tomalia[3]和Netkome[4]几乎同时使用由内向外的逐级扩散的合成方法合成出树枝状大分子，为高分子的合成开辟了通道。Tomalia称之为“星散式树状物”（Star brust Dendrimers），Netkome则称之为“树状物”，这些都是早期的树枝状大分子。
树枝状大分子在各领域的广泛应用使得人们对其研究一直在进行。进入90年代后，Fréchet[5]等在不断经历失败后最先利用内敛法制得了具有聚芳醚、聚芳酯结构的树枝状大分子。这种合成方法在当时的高分子科学界引起了极大的轰动，也引起了随后对树枝状大分子组装和自组装反应机理的研究。Serroni[6]等1992年首次合成了表面含有22个钌原子的树枝状大分子络合物。这种具有特殊结构的络合物能够很好地吸收可见光和紫外线，基于这种性能特点，其在太阳能转换等光物理和化学方面得到了很好地应用和发展。
近些年来，由于科学技术的不断进步和发展，各种先进的仪器和设备越来越多的被适用于树枝状大分子领域的研究中，突破性的研究成果也接踵而至。也正由于社会的发展进步，对材料的需求也日益扩大，而想树枝状大分子这种具有特殊结构和性能的材料越来越多地被应用与诸如生命科学、航空航天等领域，其前景将更加广阔。
1.3树枝状大分子的结构特性
与传统的高分子相比，树枝状大分子是一种高度支化、高度对称且呈辐射状的理想化的单分散性分子。树枝状大分子一般由三部分组成，即①引发中心：即树枝状大分子的合由中心引发剂开始；②内层重复支化单元：呈现放射状，其外接官能团，内连引发核；③表面基团[7]：可继续与其它官能团反应从而聚合成更大的分子。在合成树枝状大分子过程中，每增加一层支化结构层即称为分子增加了一代[8]。在较低代数时，树枝状大分子表面基团相对较少，使得基团之间的空间相对较大，又因为支化层的放射性特点，使整个分子呈现放射状。随着反应程度的增加，其代数也在增加，同时其表面官能团的数目也随之成指数增长，最终造成表面基团过多密度增大致使分子表面发生空间位阻，因而分子的几何形态也发生变化。树枝状大分子从第四代开始至第八代时，分子形态依次呈现封闭的多孔的球形三维结构（G4）、表面几乎无缝的球体（G8），且其内部形成疏水的空腔，因此在封装药物或其他领域有潜在的应用价值[9]。代数较高的树枝状大分子其表面基团的堆积相对较高，内部空间也相对较大，出现于胶团相似的性质[10]。
树枝状聚酰胺-胺（PAMAM）是树枝状大分子中较有代表性的一种，其结构有如下特点：①分子结构规整、精确；②分子量具有可控性；③表面有大量官能团；④分子内存在空腔，具有疏水性；⑤分子本身具有纳米尺寸；⑥分子形态的几何对称性高。由于树枝状大分子结构的特殊性，使其具有一些特殊的性能。
鉴于其本身结构的特殊性，PAMAM具有一般高分子没有的特殊性质[11]：①良好的流体力学性能：由于其分子结构规整度高，分子空间位阻相对较小，使其具有良好的流动性，易于成型加工；②相对于一般线性分子而言，其溶液粘度和熔体粘度低，可适用于涂料行业；③易于成膜，可用于特殊性能的膜材料，对于新型膜材料的开发有极大地促进作用；④多功能性：其表面有大量官能团，活性高、易于改性和作为改性剂改良其他材料性能；⑤分子内有空腔，能够包裹金属纳米粒子从而合成新材料；⑥其纳米尺寸的结构使其有独特的催化作用；⑦其密度随着分子量的增加会出现最小值，这种特性对于研发新型材料具有潜在利用价值；⑧分子不易结晶，其特殊的结晶性能可广泛适用于新型液晶材料的开发。所有这些性能决定树枝状大分子将成为一种朝阳材料。
摘要
以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）和乙二胺（EDA）为原料，先合成外围为8个丙烯酸酯树枝状大分子[PAE(=)8]，再将乙二胺（EDA）和PAE(=)8反应生成外围为8个伯氨基的树枝状大分子[PAE(NH2)8]。将PAE(NH2)8与尼龙6按一定比例混合后熔融挤出造粒并注塑成拉伸和冲击样条，进而对其熔融指数、拉伸强度、冲击强度性能进行研究。实验结果表明：随着PAE(NH2)8加入量的增多，尼龙6熔融指数随之增大；其冲击强度和拉伸强度先增大到一定程度后下降，当ω[PAE(NH2)8]:ω(尼龙6)=1:100混合时，冲击强度达到最大，为9.76KJ/M2；当ω[PAE(NH2)8]:ω(尼龙6)=1.5:100混合时，拉伸强度达到最大，为28.17MPa。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:树枝状聚（胺-酯）尼龙6改性增韧增强
目录
1.前 言 1
1.1树枝状大分子概述 1
1.2树枝状大分子的发展概况 1
1.3树枝状大分子的结构特性 2
1.4树枝状大分子的合成方法 3
1.4.1发散法 5
1.4.2收敛法 5
1.4.3发散收敛结合法 6
1.5树枝状大分子的应用 6
1.5.1树枝状大分子在染料工业中的应用 6
1.5.2树枝状大分子在生物医药领域的应用 7
1.5.3树枝状大分子在水处理领域的应用 8
1.5.4树枝状大分子在纳米材料中的应用 8
1.5.5树枝状大分子在其他领域中的应用 8
1.6尼龙6分子特性及改性研究 8
1.7实验目的 9
2.实验部分 10
2.1实验药品与仪器 10
2.1.1实验药品 10
2.1.2实验仪器 10
2.2实验过程及步骤 11
2.2.1外围为8个丙烯酸酯树枝状大分子[PAE(=)8]的合成 11
2.2.2外围为8个伯氨基的树枝状大分子[PAE(NH2)8]的合成 11
2.2.3 PAE(NH2)8与尼龙6共混熔融挤出 12
2.2.4改性后尼龙6熔融指数测定 13
2.2.5注塑机注塑拉伸、冲击样条 13
2.2.6拉伸强度测定 15
2.2.7冲击强度的测定 15
3.结果与讨论 16
3.1熔融指数测定实验结果分析 17
3.2拉伸强度实验结果分析 18
3.3冲击强度实验结果分析 20
4.结论 21
参考文献 22
致谢 24
1.前 言
1.1树枝状大分子概述
随着社会不断进步发展，人们对材料的需求和研究也日益增多。近几十年来，一类新型呈树枝状的大分子（dendrimers）以其独特的结构和性能越来越多地呈现在人们眼前，在高分子科学领域逐渐受到关注。与传统的高分子相比，树枝状大分子既有高分子的通用特点，如重复的结构单元、可重复增长、分子量可达到上万甚至更大等，也有其独特的结构特点：其分子在结构上具有高度几何对称性、多官能团、分子内有空腔且轮廓分明、单分散性等特点。这些独特的结构特点引起了相关领域的科学工作者们极大的兴趣。传统的高分子聚合过程是随机发生的，分子量不可控且分布范围广，因此在恒定某一个高分子的分子量大小时只能以某个范围来衡量。而树枝状大分子因其结构的高度对称性，其在合成过程中可在分子水平上进行设计，从而分子的大小、形状及结构，因此其分子量的大小相对于传统高分子来说更容易确定大小或者更精确的范围。
树枝状大分子生长是一种循环过程。它是基于一个反应完成后并重复该步骤，以达到链段持续增加、分子量持续增大的过程，因此其结构支化度高、结构精确。在反应过程中，每反应一次就为大分子增加了一“代”，即增加了一层支化结构。不同代数的树枝状大分子其结构特点也不同，一般分为树枝状大分子（dendrimer）和超支化聚合物（hyperbranched polymer）两类，这两类聚合物相比于一般线形聚合物而言，都具有高度支化的特点。
树枝状聚（胺-酯）也属于树枝状大分子的范畴，在近几十年来受到颇多关注。自1985年PAMAM树枝状大分子被首次合成出来后，其独特的结构和性能特点也许多领域得到了很好地应用。也正因其特有的结构特点，开发研究其新的应用价值和应用领域也将成为科学工作者孜孜不倦地追求。
1.2树枝状大分子的发展概况
早在1952年，Flory首次提出了由多功能基体（A-Bx，x>1，A，B可为反应的基团）聚合可制备分支度较高聚合物的可能性[1]这一说法。在此后的一段时间里，有两种学术观点引起了人们的注意，即“主客体”学说和超分子化学。随后一些研究发现：某些树枝状大分子具有催化剂作用，同时发现其也具有选择性客体的作用，这些学术研究发现使得树枝状大分子的研究又被推向一个高潮。1978年，V?gtle[2]最先尝试使用重复反应的方法合成树枝状大分子。1985年，Tomalia[3]和Netkome[4]几乎同时使用由内向外的逐级扩散的合成方法合成出树枝状大分子，为高分子的合成开辟了通道。Tomalia称之为“星散式树状物”（Star brust Dendrimers），Netkome则称之为“树状物”，这些都是早期的树枝状大分子。
树枝状大分子在各领域的广泛应用使得人们对其研究一直在进行。进入90年代后，Fréchet[5]等在不断经历失败后最先利用内敛法制得了具有聚芳醚、聚芳酯结构的树枝状大分子。这种合成方法在当时的高分子科学界引起了极大的轰动，也引起了随后对树枝状大分子组装和自组装反应机理的研究。Serroni[6]等1992年首次合成了表面含有22个钌原子的树枝状大分子络合物。这种具有特殊结构的络合物能够很好地吸收可见光和紫外线，基于这种性能特点，其在太阳能转换等光物理和化学方面得到了很好地应用和发展。
近些年来，由于科学技术的不断进步和发展，各种先进的仪器和设备越来越多的被适用于树枝状大分子领域的研究中，突破性的研究成果也接踵而至。也正由于社会的发展进步，对材料的需求也日益扩大，而想树枝状大分子这种具有特殊结构和性能的材料越来越多地被应用与诸如生命科学、航空航天等领域，其前景将更加广阔。
1.3树枝状大分子的结构特性
与传统的高分子相比，树枝状大分子是一种高度支化、高度对称且呈辐射状的理想化的单分散性分子。树枝状大分子一般由三部分组成，即①引发中心：即树枝状大分子的合由中心引发剂开始；②内层重复支化单元：呈现放射状，其外接官能团，内连引发核；③表面基团[7]：可继续与其它官能团反应从而聚合成更大的分子。在合成树枝状大分子过程中，每增加一层支化结构层即称为分子增加了一代[8]。在较低代数时，树枝状大分子表面基团相对较少，使得基团之间的空间相对较大，又因为支化层的放射性特点，使整个分子呈现放射状。随着反应程度的增加，其代数也在增加，同时其表面官能团的数目也随之成指数增长，最终造成表面基团过多密度增大致使分子表面发生空间位阻，因而分子的几何形态也发生变化。树枝状大分子从第四代开始至第八代时，分子形态依次呈现封闭的多孔的球形三维结构（G4）、表面几乎无缝的球体（G8），且其内部形成疏水的空腔，因此在封装药物或其他领域有潜在的应用价值[9]。代数较高的树枝状大分子其表面基团的堆积相对较高，内部空间也相对较大，出现于胶团相似的性质[10]。
树枝状聚酰胺-胺（PAMAM）是树枝状大分子中较有代表性的一种，其结构有如下特点：①分子结构规整、精确；②分子量具有可控性；③表面有大量官能团；④分子内存在空腔，具有疏水性；⑤分子本身具有纳米尺寸；⑥分子形态的几何对称性高。由于树枝状大分子结构的特殊性，使其具有一些特殊的性能。
鉴于其本身结构的特殊性，PAMAM具有一般高分子没有的特殊性质[11]：①良好的流体力学性能：由于其分子结构规整度高，分子空间位阻相对较小，使其具有良好的流动性，易于成型加工；②相对于一般线性分子而言，其溶液粘度和熔体粘度低，可适用于涂料行业；③易于成膜，可用于特殊性能的膜材料，对于新型膜材料的开发有极大地促进作用；④多功能性：其表面有大量官能团，活性高、易于改性和作为改性剂改良其他材料性能；⑤分子内有空腔，能够包裹金属纳米粒子从而合成新材料；⑥其纳米尺寸的结构使其有独特的催化作用；⑦其密度随着分子量的增加会出现最小值，这种特性对于研发新型材料具有潜在利用价值；⑧分子不易结晶，其特殊的结晶性能可广泛适用于新型液晶材料的开发。所有这些性能决定树枝状大分子将成为一种朝阳材料。
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