生物基耐高温PA5T/56的高效制备及表征

目前,耐高温尼龙(PA)的生产主要采用“预聚合+固相后聚合”法,然而固相后聚合过程中存在的制备周期长、副反应多等技术难题长期得不到有效解决。笔者以生物基戊二胺(PDA)、对苯二甲酸(TPA)和己二酸(AA)为原料,通过在固相后聚合过程前期加入适量水,高效制备了生物基耐高温PA5T/56。研究了TPA与AA的物质的量比对产物熔点的影响,结果表明当其物质的量比为6∶4时,产物(P64)的熔点为309℃,可以作为耐高温工程塑料使用。考察了固相后聚合阶段用水量、反应温度、保温时间和预聚物粒径对固相后聚合产物相对黏度的影响,确定了优化工艺条件:用水量与设备的体积比为1∶300、反应温度为260℃、保温时间为6h、预聚物粒径<0.1mm。通过傅里叶变换红外光谱仪和核磁共振氢谱确认了产物的分子结构。热性能测试结果表明,P64的熔点为309℃,起始热分解温度为375℃,即样品具有很宽的温度加工区间和良好的熔融加工温度窗口。力学性能测试结果表明,P64拉伸强度为85.7 MPa、断裂伸长率15.4%、缺口冲击强度为5.56kJ/m^(2),这与商品化PA6T共聚物的性能相近,表明该样品可以部分代替PA6T共聚物使用,拓宽了应用领域。

生物基PA 56/PET共混纤维与混纤复合丝的制备及性能研究

以生物基聚酰胺56(PA 56)及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为原料,分别通过共混纺丝、网络混纤制备PA 56/PET共混纤维、PA 56/PET混纤复合丝,研究了不同PA 56含量的PA 56/PET共混纤维的成纤性能、力学性能及染色性能,以及不同网络压力下PA 56/PET混纤复合丝的染色效果及其织物风格。结果表明:在PET中添加PA 56共混纺丝,当PA 56质量分数为20%时,PA 56/PET共混纤维具有较好的力学性能及染色性能,纤维断裂强度4.2 cN/dtex、断裂伸长率25%、条干不匀率0.96%,采用分散染料染色后纤维织物染色均匀性达灰卡标准5.0级,且染色深度比纯PET纤维织物的深;将PET纤维与PA 56纤维按5050混纤,在网络压力0.08~0.30 MPa下混纤效果好,混纤复合丝断裂强度4.0~4.2 cN/dtex、断裂伸长率24%~25%、条干不匀率1.17%~1.44%,选择不同类型的染料染色后混纤复合丝具有同染异色、同浴异染的效果,其织物的染色均匀性在2.5~3.5级,呈现明显的异彩条纹风格。

生物基PA56的等温结晶行为研究

通过差示扫描量热仪、偏光显微镜探究了生物基尼龙56(PA56)的等温结晶过程和结晶形态,借助Avrami方程分析了等温结晶动力学,利用Arrheniuns方程得到了等温结晶活化能。研究结果表明:提高等温结晶温度,PA56的半结晶时间t_(1/2)延长,结晶速率降低,Avami指数n在2.28~2.82范围内,晶体为均相成核并主要以二维和三维混合方式生长,PA56的等温结晶活化能ΔE为-156.7 kJ/mol。

碳纤维和玻璃纤维混杂增强生物基PA56复合材料制备及性能

通过双螺杆挤出机连续进纤的方式制备出碳纤维(CF)和玻璃纤维(GF)混杂增强生物基PA56复合材料(生物基PA56/CF/GF),研究分析CF与GF不同混杂比对其结构和性能的影响。研究结果表明,所制备的复合材料密度均低于1.5 g/cm^(3),CF与GF纤维在复合体系中与生物基PA56充分黏结在一起;不同混杂比纤维的加入,复合材料的力学性能与纯PA56相比显著提高,当CF与GF体积分数为2∶1混杂时,复合材料的力学性能最佳,拉伸强度为182.2 MPa,是纯生物基PA56的1.48倍;弯曲强度为252.2 MPa,弯曲弹性模量达到13 052 MPa,是纯生物基PA56的1.78倍和3.58倍;缺口冲击强度可以达到9.3 kJ/m^(2),是纯生物基PA56的2.1倍;复合材料的热分解温度略有升高。该复合材料密度低、力学性能优良、热性能稳定,完全符合以塑代钢的绿色理念。综合分析,该复合材料有着较高的附加值,可以应用在风力发电叶片等领域。

Ca^(2+)络合作用对生物基PA56纤维结构与性能的影响

为探究络合作用对生物基聚酰胺5 6 (PA5 6)纤维结构与性能的影响,以氯化钙为络合剂对PA56纤维进行络合改性,研究氯化钙在不同溶剂(水和乙醇)中对生物基PA56纤维结构与性能的影响。结果表明,经氯化钙溶液处理后,生物基PA56纤维的N—H和C=O的伸缩振动峰位置发生红移,酰胺Ⅱ带发生蓝移;纤维的熔点、结晶度和结晶能力下降,但晶型未发生变化;与水的接触角减小、断裂强度和断裂伸长率下降,纤维表面变得粗糙。相比氯化钙水溶液处理的效果,经氯化钙乙醇溶液处理后纤维的结构和性能变化很大,说明乙醇溶剂更有助于Ca^(2+)与PA纤维聚酰胺基团之间形成络合配位作用。

茜草色素对生物基聚酰胺56的染色性能

为探讨天然染料用于生物基聚酰胺56(PA56)的染色可行性,实现PA56的环保染色工艺,通过单因素实验,以染色后织物K/S值为指标,优化了茜草上染PA56织物的染色工艺条件。采用准一级和准二级动力学模型,研究了茜草上染PA56的染色动力学特性,分析了染液pH值及添加剂对染色动力学参数的影响。结果表明:当染液的pH值为4.2,染色温度为80℃时,染色保温40 min后可获得一定染色深度的茜草上染PA56织物;经不同金属离子媒染后,染色织物的色牢度和K/S值均有提高;茜草色素在PA56纤维上的染色吸附过程符合准二级动力学模型,随着染色温度的升高,染料平衡吸附量增加,半染时间缩短,扩散系数增大;在染色中加入元明粉或平平加O,或采用预媒染色,都不会改变茜草上染PA56的准二级动力学特征。

槲皮素对生物基锦纶56织物的染色性能

为了扩展植物染料在生物基纤维上的应用,采用槲皮素对生物基锦纶56(PA56)织物进行染色,研究了染浴pH、温度、时间、染料用量及媒染工艺对染色织物K/S值、颜色特征值及抗紫外线性能的影响。结果表明,槲皮素对PA56的优化染色工艺为:染浴pH 4,温度80℃,时间40 min;媒染处理可以有效提升染色织物的色牢度,其中,硫酸亚铁同浴媒染后织物的耐皂洗色牢度、耐汗渍色牢度和耐光色牢度均达到3~4级或以上;同时,染色织物的抗紫外线性能得到明显提升,UPFAV值均达到50+。

多功能生物基聚酰胺56复合纤维的制备与性能

以纳米ZnO(nano-ZnO)为改性粒子、生物基聚酰胺56(PA56)为基体,引入可纺性优良的尼龙6,采用两步成型熔融纺丝技术共混纺丝,制备了多功能生物基ZnO/PA56复合纤维。采用SEM、FTIR、XRD、DSC和TGA对ZnO/PA56复合纤维进行了表征,考察了nano-ZnO质量分数对ZnO/PA56复合纤维性能的影响。结果表明,nano-ZnO在PA56基体中分散均匀,两者以物理共混方式相容;nano-ZnO在ZnO/PA56复合纤维中异相成核,降低了其力学性能和热稳定性,提高了其结晶温度,与PA56相比,质量分数为0.5%、1.0%和2.0%的ZnO/PA56复合纤维(分别记为PA56-0.5、PA56-1.0和PA56-2.0)结晶温度提高了1.1~5.2℃;最大失重温度降低了88.94~98.52℃;断裂强度降至3.32、3.22和3.06 cN/dtex。nano-ZnO明显提升了复合纤维的抗菌性、导热性和抗紫外线能力。PA56-0.5对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率均为100%,明显优于PA56对两者的25%和41%的抑制率。PA56-0.5、PA56-1.0、PA56-2.0在加热50 s时温度可达137.0、136.0和128.0℃,优于PA56的121.0℃。140h紫外光辐照后,PA56-0.5、PA56-1.0和PA56-2.0的断裂强度下降率分别为73.2%、73.3%和69.9%,低于PA56的断裂强度下降率(79.8%)。

生物基聚酰胺56材料的研究进展

生物基聚酰胺56是以生物基戊二胺和石油基己二酸为原料得到的一种新型的极具发展前景的生物基聚酰胺材料。本文分析了生物基聚酰胺56的结构特点所带来的性能优势,其物理性能、耐磨性、耐腐蚀性、耐热性、吸湿性、柔软性以及染色性等都很优异。本文介绍了生物基聚酰胺56在工程塑料、纤维、纳米纤维膜等领域的应用,总结了目前国内生物基聚酰胺56的产业化现状,指出目前生物基聚酰胺56在研发及产业化过程中需要解决的问题,包括原料的稳定供应,聚合与纺丝工艺突破、生产过程节能减排、建立统一的产品检测评价标准等。

生物基聚酰胺56浸胶帘线的性能评价及应用进展

对生物基聚酰胺56(PA56)浸胶帘线的性能进行研究,并对其应用情况进行介绍。结果表明:PA56浸胶帘线具有较好的耐热性能、耐疲劳性能、粘合性能和动态力学性能;采用PA56浸胶帘线用作半钢子午线轮胎冠带层增强材料,生产从Q级到Y级的轮胎性能达到了采用传统石油基聚酰胺66浸胶帘线生产的轮胎水平,且具有降低碳排放的作用。

生物基PA 56纤维在乘用车轮胎冠带层中的应用研究

分别以规格为930 dtex的聚酰胺56(PA 56)纤维和聚酰胺66(PA 66)纤维为原料,经织布、浸胶,并按照乘用车冠带层压延工艺标准进行压延附胶、裁断后用于轮胎195/70R1495T XL K737和245/45ZR19102Y XL N906两种不同规格乘用车轮胎冠带层,对比考察了PA 56纤维在乘用车轮胎冠带层中的应用性能。结果表明:生物基PA 56纤维纺织的浸胶帘子布断裂强力为141 N,略低于PA 66帘子布,而干热收缩率为4.0%,定负荷伸长率为8.1%,黏合强力为131 N,均优于PA 66帘子布,具有更好的压延、裁断、成型性能;采用PA 56浸胶帘子布替代PA 66帘子布用作195/70R1495T XL K737和245/45ZR19102Y XL N906乘用车轮胎冠带层材料,其轮胎的生产制造工艺性能满足轮胎生产制造标准要求,且成品轮胎外缘尺寸、高速耐久性能、强度脱圈性能均高于国家标准要求;在保证轮胎生产制造工艺和设计标准不变的情况下,采用PA 56浸胶帘子布可降低轮胎生产制造成本,提高成品轮胎的附加值,符合轮胎工业应用材料发展重要方向。

生物基尼龙56复合材料的研究进展

生物基尼龙56(bio-PA56)是一种绿色、可再生材料,本文综述了bio-PA56与零维、一维、二维以及三维尺度增强材料的复合改性及其研究进展,总结了bio-PA56复合材料所面临的问题,对bio-PA56发展前景进行了展望。

生物基戊二胺的分离提纯与尼龙56盐的制备

通过生物质赖氨酸制备的戊二胺发酵液是存在杂质的多组分体系。本文首先基于高效液质联用技术对戊二胺发酵液进行分离提纯与杂质解析,结果表明戊二胺纯度为91.75%,含8.25%的杂质。以元素分析技术、傅里叶红外光谱测试、核磁共振氢谱等手段对提纯后的戊二胺进行了结构表征。随后以纯化戊二胺和己二酸制备成尼龙56盐,并对其结构进行傅里叶红外测试、核磁共振氢谱、碳谱表征。以乙醇/水=10/1(V/V)的混合液为溶剂进行尼龙56盐的重结晶提纯,并分析提纯后的尼龙56盐中所含元素,测定其紫外线(UV)指数。结果表明重结晶3次后,尼龙56盐的UV指数可以低至1×10^(-5)。

生物基锦纶56纤维染色研究进展

生物基锦纶56纤维因其绿色环保、性能优异等优点,被广泛应用于服装服饰、家居等纺织各领域,但其染色应用研究主要从近10年开始,而且存在理论研究支撑不足等问题。文中从生物基锦纶56纤维的结构特点出发,分别归纳总结了酸性染料、活性染料及还原染料对生物基锦纶56纤维及其混纺织物的国内外染色应用现状,为后续锦纶56纤维纯纺及混纺织物染色提供指导。

生物基尼龙56的合成工艺研究现状

由于传统的化学合成技术无法满足尼龙材料节约能源、减少对自然环境影响的需求。因此,随着生物技术的飞速发展及戊二胺的微生物发酵制备技术的重大变革,使得规模化生产生物基尼龙56及其长丝转化成为可能。本文阐述了新型生物基尼龙56研究背景,总结了生物基尼龙56的制备方法,介绍了改性生物基尼龙56的研究进展,以期为相关领域的研究提供一定的借鉴。

生物基聚酰胺56/聚酯混合帘线的开发

对生物基聚酰胺56(PA56)与聚酯混合帘线进行开发及性能研究。结果表明:通过设计生物基PA56和聚酯工业丝的纤度,选用不同类型的聚酯工业丝,控制混捻捻度,可以得到不同结构的生物基PA56/聚酯混合帘线,其浸胶帘线可满足不同性能要求;与采用锦纶66帘线冠带层的轮胎相比,采用生物基PA56/聚酯混合帘线冠带层的轮胎高速性能和耐久性能有所提升。

生物基聚酰胺56纤维的结晶行为

为探究生物基聚酰胺56分子结构及不同加工工艺参数对其结晶行为的影响,采用X射线衍射法研究不同品种聚酰胺和生物基聚酰胺56的预取向丝(POY)、拉伸变形丝(DTY)、全拉伸丝(FDY)长丝的结晶特征,并通过差示扫描量热仪测试进一步分析了生物基聚酰胺56不同冷却速率工艺条件下的结晶行为。结果表明:与聚酰胺6和聚酰胺66相比,生物基聚酰胺56纤维结晶不完善,其结晶度和取向度最低,分别为49.56%和76.78%;不同加工方式的生物基聚酰胺56中POY长丝结晶不完善,其晶面方向一致性较差;随冷却速率的增加,生物基聚酰胺56的结晶速率加快,当温度降至210℃左右时结晶速率达到最大,且冷却速率越快其形成的球晶晶体尺寸越小。

生物基尼龙56的等温结晶性能研究

采用差示扫描量热仪和带有热台的偏光显微镜对生物基尼龙56的等温结晶性能进行了研究。用Avrami方程对等温结晶过程及其动力学进行了分析,得出Avrami指数(n值)在2.30~3.37之间,推测其晶体生长方式为三维球状生长;采用Arrhenius方程计算了生物基尼龙56的等温结晶活化能(ΔE)为-99.04 kJ/mol。偏光显微镜研究证实了上述推测,同时发现球晶半径与结晶时间呈线性关系,求得了球晶的生长速率。

生物基锦纶56和锦纶66的结构与吸放湿性能评价

为系统分析生物基锦纶56与锦纶66的吸放湿性能,在标准状态下对不同规格纤维进行对比研究。测试了生物基锦纶56、锦纶66弹力丝及短纤维的吸湿、放湿和干燥特征曲线,并由此推导出4种纤维在标准状态下达到吸湿、放湿和干燥平衡过程中,回潮率或含水率对时间的回归方程,以及吸湿、放湿和干燥速率方程。结果表明:标准大气条件下,与锦纶66相比,生物基锦纶56的吸湿、放湿平衡回潮率大,吸湿、干燥速率大,初始放湿速率略小,但随着时间的延长,生物基锦纶56的放湿速率大于锦纶66;4种纤维的吸湿等温线均呈反S形,在高湿度环境下生物基锦纶56的干燥性优于锦纶66,即生物基锦纶56具有较好的快干性能。

纳米粉体改性生物基尼龙56的等温结晶动力学

采用纳米SiO2、TiO2、Al2O3和ZrO2对生物基尼龙56材料进行改性,利用差示扫描量热仪和偏光显微镜对改性后的生物基尼龙56材料的等温结晶性能进行研究,采用Avrami方程对其等温结晶过程及其动力学进行分析。选用不同纳米SiO2添加量的改性生物基尼龙56材料进行纺丝,并测试所纺长丝的力学性能及沸水收缩率。结果表明:得到的Avrami指数均为2~3,表明纳米粉体的加入并未改变尼龙56的成核机理,偏光显微镜的形貌表征结果也可证实这点;纳米粉体的加入使得生物基尼龙56的半结晶时间t 1/2有所减小、结晶速率有所提高,其中纳米SiO2对提高生物基尼龙56的结晶速率最为有效;纳米SiO2改性生物基尼龙56长丝的力学性能仍处于正常服用尼龙纤维制品范围内,而长丝的沸水收缩率则明显减小。