尼龍56纖維的制備及其性能研究.pdf

1、尼龍主要具有耐磨性好，耐腐蝕，耐疲勞強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度高以及容易染色等突出性能。常見的尼龍有PA6、PA66、PA1010、PA1212等，其中以PA6和PA66的產(chǎn)量最大。但隨著能源日益枯竭以及石油價(jià)格的居高不下，越來越多的人們將目光投向了綠色化學(xué)領(lǐng)域。其中PA56的制備廣受關(guān)注，合成PA56的1,5-戊二胺可以通過生物工程由賴氨酸轉(zhuǎn)化而來，在減少了對(duì)石油依賴性的同時(shí)更加環(huán)保。這種新方法生產(chǎn)的尼龍相對(duì)于傳統(tǒng)的石油原料生產(chǎn)的尼龍?jiān)谛阅?，?duì)環(huán)

2、境的影響，成本等方面更具競爭力。PA56不僅具有極好耐熱性，優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性能,和卓越的力學(xué)性能，還可以通過熔融紡絲進(jìn)行加工。PA56預(yù)計(jì)可用于汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)等領(lǐng)域，還可用于春夏的舒適襪類和秋冬用的柔軟、暖和的內(nèi)衣類。
　　本課題選擇了加工性能更優(yōu)的PA56原料，并對(duì)原料的結(jié)構(gòu)、熱降解性能和結(jié)晶性能進(jìn)行了研究，為后續(xù)紡絲工藝的選擇提供了參考。本課題通過熔融復(fù)合紡絲機(jī)成功制備了PA56纖維，研究了紡絲及熱牽伸工藝對(duì)P

3、A56纖維的力學(xué)性能，結(jié)晶性能和取向結(jié)構(gòu)的影響，并且選擇了傳統(tǒng)的PA6纖維與之進(jìn)行對(duì)比，使其性能得到更直觀全面的展示。
　　1.通過對(duì)DSC、TG、熔融指數(shù)(MI)測試結(jié)果的比較，選擇了耐熱性和流動(dòng)性更好的PA56-2作為紡絲原料。其熔點(diǎn)和初始熱分解溫度介于PA6和PA66之間，分別為254℃和453℃，具有較好的熱穩(wěn)定性。
　　2. PA56在氮?dú)庵械慕到鉃橐徊椒磻?yīng)。隨著升溫速率增大，PA56的降解溫度逐漸升高。使用Kis

4、singer方法和Flynn-Wall-Ozawa方法計(jì)算得出的PA56熱分解活化能分別為228.5kJ/mol和196.02kJ/mol。使用Coats-Redfern方法可以推斷PA56的降解遵從R2機(jī)理，即相邊界反應(yīng)，圓柱形對(duì)稱。
　　3.對(duì)PA56的非等溫結(jié)晶過程及其動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，隨著降溫速率的增大，結(jié)晶峰向低溫方向移動(dòng)，結(jié)晶峰寬度隨降溫速率的增大而變寬，表明其冷卻結(jié)晶過程受成核控制；半結(jié)晶期 t1/2隨著降溫速率的增大

5、而下降,表明隨著降溫速率提高，結(jié)晶速率增加。PA56的n值范圍在3.03到3.30之間波動(dòng)，而且n值為非整數(shù)，這可能是因?yàn)榉堑葴亟Y(jié)晶過程中同時(shí)存在著不同的結(jié)晶機(jī)制(均相成核、異相成核)或二次結(jié)晶的結(jié)果。
　　4. PA56紡絲螺桿各區(qū)溫度在260~290℃之間，紡絲速率為800m/min，1000m/min。通過對(duì)PA56纖維力學(xué)性能研究，確定最佳牽伸溫度為70/130℃，在此溫度下，PA56纖維牽伸3.5倍時(shí)，斷裂強(qiáng)度可達(dá)3cN

6、/dtex。PA56纖維的力學(xué)性能與PA6纖維相比略差，但相差不大，可以預(yù)見在不久的將來，PA56可替代傳統(tǒng)尼龍用于工業(yè)化生產(chǎn)。
　　5. WAXD和DSC結(jié)果表明，PA56和PA6纖維的熔點(diǎn)和結(jié)晶度均隨牽伸倍數(shù)和牽伸溫度的提高而增大。PA6纖維的結(jié)晶度略高于PA56，這與 PA6分子結(jié)構(gòu)更為規(guī)整有關(guān)。在牽伸過程中，PA56和PA6纖維發(fā)生了γ晶型向α晶型的相轉(zhuǎn)變。PA56和PA6纖維的取向因子和聲速模量也是隨著牽伸倍數(shù)的提高而逐