【摘要】：微波以其清潔性、高效性、高選擇性、加熱均勻等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于微波消解和聚合物的合成之中。在聚合物合成領(lǐng)域,微波作為一種輔助手段可以應(yīng)用于自由基聚合、逐步聚合、開(kāi)環(huán)聚合等聚合過(guò)程,其節(jié)能、高效的突出優(yōu)勢(shì),受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度重視。本文以尼龍1010鹽和尼龍1212鹽作為聚合單體,開(kāi)展了微波輔助條件下的縮聚反應(yīng)研究,探討了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)聚合產(chǎn)物分子量和分子量分布的影響規(guī)律,利用TG和FT-IR研究了反應(yīng)條件對(duì)聚合反應(yīng)的影響,利用WAXD和DSC研究了微波輔助聚合產(chǎn)物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和熔融結(jié)晶行為。本文首先研究了在微波輔助下密閉環(huán)境中反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)尼龍1010和尼龍1212分子量和分子量分布的影響。結(jié)果表明,分子量隨著反應(yīng)溫度的升高和聚合時(shí)間的延長(zhǎng)增大,而分子量分布寬度則減小,兩者的變化幅度均先大后小。在反應(yīng)溫度為180℃、反應(yīng)時(shí)間為30 min,反應(yīng)副產(chǎn)物水不排除條件下,其GPC數(shù)均分子量分別達(dá)到8.8×103 g/mol和9.6×103g/mol,其聚合反應(yīng)效率遠(yuǎn)高于普通熔融反應(yīng)(熔融聚合達(dá)到相同分子量需要在220℃,反應(yīng)4h以上)。進(jìn)一步升高反應(yīng)溫度和延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間,其分子量變化則不明顯。同時(shí),不同品種的尼龍鹽,其聚合物分子量的增長(zhǎng)速率不同,尼龍1212較尼龍1010分子量隨反應(yīng)溫度的升高增長(zhǎng)快。利用TG和FT-IR研究了不同反應(yīng)程度尼龍1010和尼龍1212樣品的熱失重過(guò)程和紅外譜圖。TG研究結(jié)果表明,兩種尼龍鹽在本實(shí)驗(yàn)條件下均發(fā)生了聚合反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)溫度低于155℃時(shí),反應(yīng)不完全,仍有部分鹽沒(méi)有反應(yīng),隨著反應(yīng)溫度的提高,反應(yīng)程度增大,當(dāng)反應(yīng)溫度為160℃時(shí),尼龍鹽完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔?FT-IR圖譜分析表明,聚合反應(yīng)溫度越高,聚合反應(yīng)程度越大,未反應(yīng)的尼龍鹽含量越小。反應(yīng)溫度在140℃時(shí),FT-IR圖譜上出現(xiàn)酰胺基特征吸收峰,尼龍鹽的吸收峰消失。結(jié)合TG和FT-IR分析,可以得出,尼龍鹽在160℃以下反應(yīng)10 min能夠完全轉(zhuǎn)化為聚合物,反應(yīng)溫度對(duì)聚合反應(yīng)起著至關(guān)重要的作用。利用DSC和WAXD對(duì)聚合產(chǎn)物的熔融和結(jié)晶行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,相近分子量的微波輔助聚合的樣品的熔點(diǎn)、熔融熱焓較傳統(tǒng)熔融聚合樣品的低,結(jié)晶不完善。WAXD測(cè)試結(jié)果表明微波輔助合成尼龍1010和尼龍1212均為α晶型,通過(guò)對(duì)XRD圖譜進(jìn)行分峰擬合求得尼龍1010和尼龍1212的結(jié)晶度分別為42%和45%。采用固相增粘方法考察了微波輔助下合成的聚合物固相后聚合過(guò)程。結(jié)果表明,隨著反應(yīng)溫度的升高和反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),聚合物的分子量增大,前期增大較快,后期則較慢。在180℃下固相反應(yīng)30 h后,尼龍1010的相對(duì)粘度由的1.5增長(zhǎng)到2.3左右。在180℃下固相反應(yīng)30 h后,尼龍1212的相對(duì)粘度由原來(lái)的1.7增長(zhǎng)到2.5左右。表明微波輔助聚合保持了尼龍端基活性基團(tuán)良好的反應(yīng)活性。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ323.6
【圖文】：

２．３結(jié)果與討論逡逑２．３．１尼龍１０１０鹽的熱性能逡逑尼龍１０１０鹽的ＤＳＣ曲線如圖２．１所示，從圖中可以看到曲線在１８９°Ｃ處存逡逑在一個(gè)尖銳的吸熱峰，此峰即為尼龍１０１０鹽的熔點(diǎn)。由此確定尼龍１０１０鹽的逡逑熔點(diǎn)為１８９°Ｃ。高于熔點(diǎn)，ＤＳＣ曲線呈現(xiàn)緩慢吸熱過(guò)程，我們認(rèn)為是鹽熔融后，逡逑發(fā)生分解，釋放癸二胺造成的。逡逑１８９。。逡逑１１邐Ｌ逡逑１２０邐１４０邐１６０邐１８０邐２００邐２２０逡逑Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（°Ｃ）逡逑圖２．１邋尼龍１０１０鹽的ＤＳＣ曲線逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋ＤＳＣ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｎｙｌｏｎ邋１０１０邋ｓａｌｔ逡逑尼龍１０１０鹽的ＴＧ和ＤＴＧ曲線如圖２．２所示，其熱失重過(guò)程存在三個(gè)階段：逡逑其中第一個(gè)階段溫度范圍從１８８°Ｃ到２５２°Ｃ，此階段在ＴＧ曲線上表現(xiàn)為一個(gè)明逡逑１７逡逑

量急劇下降，此階段最大分解速率對(duì)應(yīng)的溫度為４８１°Ｃ，同時(shí)也是整個(gè)ＴＧ曲線逡逑的最大分解溫度。逡逑結(jié)合圖２．１和圖２．２分析，可以認(rèn)為：第一階段的失重過(guò)程，主要是尼龍１０１０逡逑鹽分解釋放癸二胺的失重過(guò)程；第二階段為部分鹽分解二元胺和聚合副產(chǎn)物水逡逑的釋放失重過(guò)程；第三階段為聚合物分解失重過(guò)程。逡逑邐１邋２．５逡逑１００邋邐ｓ逡逑Ｖ；、．邐－２邋0逡逑８０－邐／Ｉ逡逑丨■丨邋0逡逑＾邋６０邋－邐Ｖ邋Ｉ邋．邋ｇ．逡逑＾邐＼丨邐１邋０運(yùn)逡逑ｉ５邋４０邋－邐／＼邋；邐＇邐｜逡逑２０邋－邐／邋Ｖ，邋？邋０邋５邋菩逡逑／邋？、邋邐＼ｉ逡逑0邐？邋、一邋？邋＾邋？一：邋－邋０．０逡逑邐Ｉ邐■邐Ｉ邐，邐Ｉ邐，邐Ｉ邐，邐Ｉ邐，邐逡逑１００邐２００邐３００邐４００邐５００邐６００逡逑Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（°Ｃ）逡逑圖２．２尼龍１０１０鹽的ＴＧ和ＤＴＧ曲線逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋ＴＧ邋ａｎｄ邋ＤＴＧ邋ｃｕｒｖｅｓ邋ｏｆ邋ｎｙｌｏｎ邋１０１０邋ｓａｌｔ逡逑２．３．２尼龍１２１２鹽的熱性能逡逑尼龍１２１２鹽的ＤＳＣ測(cè)試結(jié)果如圖２．３所示

圖２．３邋尼龍１２１２鹽的ＤＳＣ曲線逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋ＤＳＣ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｎｙｌｏｎ邋１２１２邋ｓａｌｔ逡逑尼龍１２１２鹽的ＴＧ和ＤＴＧ曲線如圖２．４所示，從圖中可以看出尼龍１２１２逡逑鹽的起始分解溫度為２０９°Ｃ邋（失重５％），其分解溫度熱失重曲線和尼龍１０１０鹽逡逑的熱失重曲線相似，失重過(guò)程也存在三個(gè)階段：第一階段溫度范圍從１８３°Ｃ到逡逑２５５°Ｃ，其失重量為１５％，此階段的最大分解溫度為２１４°Ｃ；第二階段溫度范圍逡逑從２５５°Ｃ到４３８°Ｃ，其失重量為１３％；第三階段溫度范圍從４３８°Ｃ到５１３°Ｃ，其逡逑失重量為７２％，此階段最大分解溫度為４９０°Ｃ。逡逑結(jié)合圖２．３和圖２．４分析，可以認(rèn)為：第一階段的失重過(guò)程，主要是尼龍１２１２逡逑鹽分解釋放十二碳二胺的失重過(guò)程；第二階段為部分鹽分解二元胺和聚合副產(chǎn)逡逑物水的釋放失重過(guò)程；第三階段為聚合物分解失重過(guò)程。逡逑１９逡逑

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本文編號(hào)：2745481