生物基半芳香族共聚酰胺PA5T/56与脂肪族聚酰胺PA56的性能对比

生物基聚酰胺PA56凭借其绿色低碳的原料来源以及与商业化PA66相近的综合性能而受到关注,但受限于脂肪族的柔性主链结构,无法满足高温场景下的使用需求。为解决上述问题,引入对苯二甲酸构筑生物基半芳香族共聚酰胺PA5T/56,对PA5T/56的结构及性能进行系统研究,并与生物基脂肪族聚酰胺PA56进行对比分析。红外光谱与核磁共振氢谱的表征结果验证了PA5T/56与PA56结构上的差异;相比PA56,PA5T/56具有更高的玻璃化转变温度(t_(g)=113℃)、更优的热稳定性(t_(d,5%)=392℃,t_(dmax)=423℃),以及更佳的热机械性能,同时其在高温下具有适宜加工的熔体黏度(<10^(3)Pa·s),这些优势赋予生物基半芳香族PA5T/56广阔的应用前景。

不同软段的长碳链聚酰胺弹性体的合成与性能

为研究软段种类对聚酰胺(PA)弹性体性能的影响,合成了具有不同性能的热塑性PA弹性体(TPAE)。以十二碳二元酸、十二碳二元胺和三种不同种类的聚醚[聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)和聚四氢呋喃(PTHF)]为原料,采用一步法分别合成了三个系列的PA1212基热塑性弹性体。采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱确定了TPAE的成功合成,通过差示扫描量热分析、热失重分析、动态力学分析(DMA)、力学性能测试、吸水性能测试和电阻率测试对TPAE的性能进行了表征。结果表明,合成的TPAE的熔点高于170℃,热分解温度高于410℃,其中PEO系列弹性体的熔点和结晶温度较高。DMA测试结果表明PEO软段与PA硬段相容性最好,而PPO系列弹性体在-50~-40℃之间的tanδ大于0.3,表明此种材料在低温下具有良好的阻尼性能。PEO系列弹性体力学性能最优,拉伸强度在30~38.5 MPa之间,断裂伸长率高于620%,且拥有较高的吸水性能,饱和吸水率可达到30.2%,体积电阻率相对于PA1212降低了6个数量级。而PTHF系列弹性体有着最低的吸水率,饱和吸水率低至1.4%。三种材料可以应用于不同场景。

生物基聚酰胺510弹性体的制备及表征

以生物基戊二胺和癸二酸为单体采用熔融缩聚制备全生物基聚酰胺510。以双端羧基的聚酰胺510作为硬段,聚乙二醇为软段,采用两步熔融缩聚法制备生物基聚酰胺510弹性体。采用核磁共振氢谱和傅里叶变换红外光谱表征聚酰胺510弹性体的化学结构;通过差示扫描量热仪和热重分析仪测试聚酰胺510弹性体的热性能;利用万能试验机测试力学性能。结果表明,聚酰胺510弹性体的熔点、结晶温度、起始热分解温度、最大分解速率温度分别为210,163,395,452℃,低于聚酰胺510的217,177,410,456℃;在热学性能表征中,与聚酰胺510相比,聚酰胺510弹性体具有宽的加工窗口;在力学性能上,聚酰胺510弹性体的拉伸强度为42.7 MPa,低于聚酰胺510的拉伸强度60.3 MPa,断裂伸长率为224%,高于聚酰胺510的172%,聚酰胺510弹性体的柔韧性要高于聚酰胺510;在流变性能分析中,聚酰胺510弹性体低于聚酰胺510的储能模量、损耗模量及复数黏度,这是因为聚乙二醇影响了聚酰胺510的晶型结构及晶型的完整性。

聚酰胺弹性体对生物基聚酰胺56和聚酰胺66共混物的增韧改性及其发泡行为研究

采用聚酰胺弹性体MH2030对生物基聚酰胺56/聚酰胺66(PA56/PA66)混合物进行增韧改性,并采用超临界CO_(2)间歇发泡技术制备了一系列不同的生物基PA56泡沫。研究了MH2030含量对PA56/PA66结晶性能、流变性能、力学性能及发泡性能的影响。结果表明,MH2030的加入提高了PA56/PA66材料的黏弹性和发泡性能,使结晶峰向高温方向移动,可能作为了体系的成核剂促进了结晶。MH2030使PA56/PA66材料的韧性增加、刚性降低,在添加20%(质量分数,下同)时材料的抗冲击强度最高,比未增韧时提高了30.4%。对MH2030增韧的PA56/PA66样品进行发泡及泡沫压缩测试,在MH2030含量为10%时,基于其较高的泡孔密度和较好的基体力学性能,得到了具有较小泡孔尺寸(19.24μm)和较高压缩强度(0.71 MPa)的微孔泡沫,比未增韧PA56泡沫的压缩强度高29.1%。

聚酰胺功能层形貌调控及其纳滤膜性能研究

通过调控基膜结构进而聚酰胺功能层微观形貌是改善复合纳滤膜性能的一种较为简单高效的策略之一。本文通过将杂环聚酰胺(HPA)与聚砜(PSf)共混的方式来调控基膜表面形貌,进而影响界面聚合制备出具有环形结构的聚酰胺复合纳滤膜,结果表明:共混HPA后能够明显提高基膜的孔隙率、亲水性以及纯水通量。而界面聚合后其聚酰胺功能层表面出现了环形山结构,且该环形山结构随着基膜中HPA的含量的增大而逐渐变小变密集。此外,随着基膜中HPA含量的由0%增加到8%,其纳滤膜的纯水通量由1.75 L/(m^(2)·h)增加到60.69 L/(m^(2)·h),对MgSO_(4)的截留率均在90%以上。

超声振动对玻璃纤维增强聚酰胺6注塑制件力学性能的影响

为提高纤维增强复合材料的力学性能,对玻璃纤维增强聚酰胺6(PA6/GF)复合材料进行了矩形平板制件超声辅助注射成型实验。通过对制件进行X射线衍射测试、扫描电子显微镜观测、傅里叶红外光谱分析以及拉伸性能测试,研究了超声施加时间和超声功率对制件的结晶度、玻璃纤维的取向程度、玻璃纤维与基体的结合强度以及制件力学性能的影响;并研究了经过超声振动的制件在吸水后其内部结晶度及力学性能的变化。结果表明,施加400 W超声振动,可以明显提高制件的结晶度;施加560 W超声时,玻璃纤维的取向形态得到改善,纤维与基体的结合强度有所提高,充填阶段施加超声所得制件的拉伸强度与弯曲强度比无超声振动的情形分别提高了11.9%与10.1%;但是如果继续增加超声功率,将会使制件的力学性能开始变差。制件吸水后,结晶度和力学性能下降,对制件的成型引入超声振动则能减小这种下降的幅度。

胍改性超支化聚酰胺-胺固色剂的制备及应用

以丙烯酸甲酯、二乙烯三胺、己二胺单体为原料,通过Michael加成反应和酰胺化反应合成了端氨基超支化聚酰胺-胺。为进一步提升固色性能,引入盐酸胍单体进行端氨基改性制得胍改性超支化聚酰胺-胺,并用于活性染料染色纯棉织物的固色整理。结果表明,自制胍改性超支化聚酰胺-胺固色剂的固色效果优异,染色织物耐皂洗色牢度和耐干摩擦色牢度均提高1级,耐湿摩擦色牢度提高半级及以上。固色整理对染色织物色光影响小。

Ⅳ型储氢气瓶内衬材料聚酰胺6氢渗透行为的分子模拟研究

采用分子模拟方法,在不同温度(30、40、60、80℃)和压力(82、87.5、98、103 MPa)条件下,研究氢气在聚合物材料聚酰胺6(PA6)中的渗透性,并分析了氢气的渗透机理。结果表明,温度升高时,吸附热和自由体积分数逐渐增加,热运动加剧,分子运动空间增大,氢气在PA6中的溶解度系数、扩散系数以及渗透系数均呈增大趋势。在压力为103 MPa时,升高温度对渗透系数的影响最大,增加了88.3%。随着压力增大,氢气与PA6分子链之间的相互作用减小,自由体积分数减小,所以氢气在PA6中的溶解度系数、扩散系数以及渗透系数均呈下降趋势。在温度为60℃时,压力对渗透系数影响最显著,降低了38.6%。氢气在PA6中的渗透机理包括在低势能区的聚集性吸附过程,和在自由体积处形成的空穴内振动-空穴间跃迁的扩散过程,温度升高时,氢气分子运动变得活跃,有更多的空穴间跳跃次数,压力升高时,变化相反。

聚酰胺(PA6)液相增粘反应技术的研究与开发

聚酰胺(PA6)作为重要的工程塑料之一,由于具有拉伸强度高、弹性模量大、耐磨损、自润滑和耐高温等特性,因此在汽车工业、电子行业、机械设备、海洋工程等行业得到广泛应用。本文主要针对聚酰胺(PA6)通过水解开环及固相增粘技术工艺存在反应效率低,工艺流程长,能耗高、分子量分布不均匀等缺点,通过PA6液相增粘反应技术小试试验研究,研究不同温度、停留时间及真空度下等条件下的增粘效果,其主要流程是缩聚反应完成之后的熔融物料直接进入液相增粘反应器中,通过双轴同向差速叶片连续搅拌不断的进行表面更新,同时低聚物、溶剂等小分子在更新表面溢出并被外部负压系统带走,完成增粘反应。聚酰胺(PA6)液相增粘反应技能耗显著降低,产品质量稳定,产品综合竞争力显著提高。

我国聚酰胺6的市场分析

分析了我国聚酰胺6的供需现状及发展前景。截至2023年9月底,我国聚酰胺6的生产能力为6800 kt/a,2022年的消费量为4038.2 kt,预计2027年的生产能力和消费量将分别达到11000 kt/a和4600 kt。文章还指出了聚酰胺6行业的发展趋势,并提出了今后的发展建议。

聚酰胺酰亚胺绝缘涂料吸潮机理研究

随着社会经济不断发展,聚酰胺酰亚胺绝缘涂料出现在人们视线范围内,其凭借自身耐化学腐蚀、高耐热性能等特征,被广泛应用到各种电器中,受到各行业人员的高度重视。但和聚酯亚胺、聚氨酯等材料的绝缘涂料相比,其更加容易吸潮变质,影响吸潮因素趋于多样化,如树脂分子量、溶剂材质、组成等,所以如何降低聚酰胺酰亚胺绝缘涂料的吸潮性,延长材料保存时间和使用年限,是目前专业人员急需解决的问题。研究结果数据表明,溶剂吸收性能和树脂分子量不会给涂料吸潮性带来明显影响,溶剂溶解性是影响聚酰胺酰亚胺绝缘涂料吸潮性的主要因素。

聚酰胺在医用卫生材料中的应用及研究进展

综述了聚酰胺(PA)类材料在多种医用卫生材料中的应用,包括PA缝合线、医用PA导管及球囊、PA牙托材料、抗菌PA材料、3D打印PA医卫材料、医用PA骨生长支架、药物输送类PA医用材料、创伤修复PA医用材料等,并评价了其效果及性能。

热塑性聚酰胺弹性体合成研究进展

热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)是一种由聚酰胺为硬段和聚醚或聚酯等为软段构成的多嵌段共聚物,具有密度低、热稳定性好和耐磨性优等优异性能。TPAE的硬段和软段主要通过它们之间不同类型的端基反应连接,包括羧基与羟基、羧基与氨基、异氰酸酯基与羧基、酰氯与氨基、异氰酸酯基与氨基等官能团之间的缩合反应。本文综述了TPAE合成的研究进展,系统介绍了缩聚反应法、聚加成反应法、原位聚合反应法及其它合成TPAE的方法的反应机理与特点,并分析讨论了它们的优缺点。

氧化石墨烯/聚酰胺纳米复合材料研究进展

石墨烯具有优异的光学、电学和力学性质,石墨烯/聚合物纳米复合材料受到了学术界和产业界的共同关注。近年来,氧化石墨烯/聚酰胺纳米复合材料在提高材料性能、拓展下游应用方面取得了突破。文中综述了氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和功能化氧化石墨烯与不同聚酰胺复合的研究进展,总结了原位聚合、熔融复合和溶液共混等制备方法,讨论了氧化石墨烯的功能化方法以及纳米复合材料的化学结构、热性能、力学性能、电化学性能及应用,同时对该领域的发展和面临的挑战进行了探讨。

聚酰胺/银纺丝SERS基底的制备与应用研究

表面增强拉曼散射(SERS)是通过吸附在粗糙金属表面或金属纳米结构上的分子与金属表面发生的等离子共振相互作用而引起的拉曼散射增强。为提高基底的比表面积,选择具有良好化学稳定性的聚酰胺(PA),将其通过静电纺丝的方式制备出纳米纤维膜。该试验采用静电纺丝方式制备了PA纳米纤维膜,探究13%~20%之间4种不同浓度的PA溶液的纺丝效果,获得稳定性较好且纤维直径约为100 nm的PA纺丝膜。再利用化学结合的方法,在PA纤维上负载不同粒径的银纳米粒子(Ag NPs),进而得到PA/Ag纺丝膜。将30 nm和58 nm的PA/Ag纺丝膜分别用于拉曼分析,以罗丹明6G(R6G)为探针分子衡量PA/Ag纺丝膜材料的SERS性能,检测限约为10-10 M。58 nm PA/Ag纺丝膜基底拥有更出色的重现性,进一步将其用于叶酸的拉曼检测,基底能够检测到低浓度10-8 M的叶酸,具有良好的SERS效果。

环氧树脂/聚酰胺配比对膨胀型钢结构防火涂料防火和抑烟性能的影响

为了增强钢结构防火涂料的防火和抑烟性能,以环氧树脂(EP)/聚酰胺树脂(PA)体系作为成膜聚合物制备膨胀型钢结构防火涂料,通过锥形量热仪、烟密度仪、热重分析仪(TG)和扫描电子显微镜(SEM)等系统研究了EP/PA配比对膨胀型钢结构防火涂料防火和抑烟性能的影响。结果表明:钢结构防火涂料的防火和抑烟性能与EP/PA成膜聚合物体系的配比密切相关,m(EP)∶m(PA)=3∶2时所制备的涂层在燃烧过程中形成更多的含磷交联结构,表现出最佳的防火、抑烟和成炭效果,在800℃时的残炭率达到27.7%,最大比光密度低至172.4,其保护下钢板背温达到300℃所需时间为1570 s。

新型含氟聚酰胺酰亚胺的合成与性能

由于芳香族聚酰胺酰亚胺(PAI)的溶解性较低,限制了其在溶液加工方法中的应用。为了提高PAI的溶液加工性、降低溶剂使用成本并提高热性能,研究了三苯环结构和氟取代对PAI的性能影响,以苯甲醛和对三氟甲基苯甲醛与2,6-二甲基苯胺为原料,合成了新的二胺化合物4-[(4-氨基-3,5-二甲基苯基)苯基甲基]-2,6-二甲基苯胺(ADPD)、4-[(4-氨基-3,5-二甲基苯基)[4-(三氟甲基)苯基]甲基]-2,6-二甲基苯胺(ADFPD),再与偏苯三酸酐酰氯合成了含新结构的PAI。通过傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱等对单体和聚合物进行表征,通过分析证明成功合成新型PAI;采用差示扫描量热分析、热重分析、水接触角、溶解性能测试对PAI性能进行了表征。结果表明,制备的聚合物均具有良好的热稳定性能和溶解性,玻璃化转变温度大于300℃,在氮气的环境下5%热失重温度在430℃及以上,最大热失重温度在600℃以上;在类似化学结构上,对比未引入—CF_(3)的PAI-1和引入—CF_(3)的PAI-2的测试结果,发现PAI-2在溶解性和热性能上均优于PAI-1,并且能够明显降低聚合物的表面能,表明—CF_(3)能够有效提高PAI的部分性能。

静电纺聚酰胺6/聚苯乙烯复合纳米纤维膜制备及其空气过滤性能

针对空气过滤纤维材料的过滤效率、阻力和使用寿命难以平衡的问题,采用多喷头静电纺丝技术,制备了不同直径、形貌纤维及不同纤维沉积顺序的聚酰胺6/聚苯乙烯(PA6/PS)复合纳米纤维膜,测试了复合膜的平均孔径及孔隙率,建立了纤维结构与过滤效率及阻力的构效关系;结合扫描电镜表征探讨了不同形貌、直径纤维的叠加次序对过滤寿命及细颗粒物沉积行为的影响,系统研究了过滤风速、细颗粒物尺寸对过滤性能的影响。结果表明:在5.33 cm/s的风速下,以多喷头静电纺丝方式制备的PA6/PS复合膜具有更好的抵抗风速变化的能力,在长期使用中阻力增加较缓慢,其具有93.13%的过滤效率,30.67 Pa的过滤阻力和0.0889 Pa-1的品质因子,综合过滤性能优于同等条件下H10等级(过滤效率>90%)的商业玻璃纤维过滤膜。

高流动性聚酰胺6的热降解研究

采用热重分析法研究了高流动性聚酰胺6(PA6)在氮气(N_(2))和氧气(O_(2))氛围中的热降解动力学,确定了其热降解机理类型。结果表明:不同升温速率下,PA6在N_(2)中的热降解过程为一步反应,在O_(2)中为二步反应。高温环境中聚合物在O_(2)中的初始降解温度、最大失重速率温度和终止降解温度均低于无氧环境,并且这些特征降解温度在N_(2)和O_(2)氛围中均随升温速率的提高而升高。通过Flynn-Wall-Ozawa(FWO)、Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Tang 3种拟合方法确定了PA6在N_(2)和O_(2)中的平均热降解活化能分别为258.22 kJ/mol和224.36 kJ/mol,并通过与Coats-Redfern法计算得到不同机理函数时的活化能对比,确定了PA6在N_(2)和O_(2)中的热降解机理函数类型为随机成核后生长的三级减速型(F3型)。

基于对苯二甲酸/异氰酸酯反应的芳香族聚酰胺的合成

以对苯二甲酸(TPA)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为反应单体,基于羧基与异氰酸酯基团的反应合成了芳香族聚酰胺。利用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱等测试研究了聚酰胺的化学结构与性能。研究结果表明,所合成聚合物的分子质量为(3.18~7.81)×10^(4) g/mol,且随着TDI含量的提高,聚酰胺溶解度提高,分子质量有明显提升。所制备的聚酰胺薄膜具有优越的力学性能,拉伸强度和模量分别为98~127 MPa和3.33~3.95 GPa,断裂伸长率高于20%,通过调控TDI/MDI的摩尔比可将其断裂伸长率提高至50%,表现出优异的柔韧性。所制备的聚酰胺薄膜的玻璃化转变温度(t g)均高于290℃;在氮气中,薄膜10%热失重温度为431~447℃,这表明该类芳香族聚酰胺具有优异的热稳定性。同时,聚酰胺薄膜颜色较浅,薄膜的截止波长均低于383 nm,在530 nm波长处的透光率均接近80%,表明其具有良好的光学透明性。