尼龙12的结晶性能调控

以尿素和聚酰胺为尼龙12(PA12)的氢键桥联剂,以苯甲酰肼和十八烷基胺为氢键抑制剂,分别考察了两类氢键调控剂及其调控能力与加工温度的关系,以及熔融加工剪切对PA12结晶行为的影响。结果表明,经历熔融加工过程、加入1.0%(质量分数,下同)尿素和2.0%聚酰胺氢均可使PA12的峰值结晶温度向高温移动8~9℃,结晶峰半高宽(FWHM)减小235%~239%;氢键桥联剂使结晶焓增加11.0 J/g左右,熔融加工过程使结晶焓增加3.4 J/g,表明加工剪切和氢键桥联剂均显著地促进了PA12结晶。相比之下,0.5~1.5份苯甲酰肼或十八烷基胺均使峰值结晶温度稍移向低温,结晶焓降低2 J/g左右,FWHM加宽9.7%~13.4%,表明苯甲酰肼和十八烷基胺抑制了PA12结晶。良好的熔体流变性能可明显促进氢键桥联剂作用的发挥,而氢键抑制剂作用与熔体流变性能的关系甚微。

石墨烯改性传统尼龙12的制备及性能研究

针对普通尼龙12作为选择性激光烧结原料时存在粒径差别较大和热稳定性差的问题,提出新型改性尼龙12石墨烯复合粉末的制备,并对制备的粉末性能进行研究。试验结果表明,当石墨烯添加量为0.6%时,PA12/G复合材料综合性能最佳,此时PA12/G复合材料拉伸强度为53.4 MPa,弯曲强度为57.6 MPa,冲击强度为6.82 kJ/m^(2);维卡软化温度约为160.5℃;初始降解温度和降解一半的温度分别为440.25、475℃;烧结温度均应略高于177℃;粉床温度应控制在160~177℃。当氧化石墨烯添加量为1%时,PA12/GO复合材料性能最佳,此时拉伸、弯曲和冲击强度分别为57.6 MPa、59.5 MPa和7.15 kJ/m^(2);材料维卡软化温度约为159.3℃;初始降解温度和降解一半的温度分别为445、479.2℃。

溶剂和结晶温度对尼龙12多晶型的影响

结晶温度和溶剂影响尼龙12晶型。将尼龙12溶于不同溶剂中,将其浇铸成膜并等温结晶,运用广角X射线衍射、差示扫描量热(DSC)法和傅里叶变换红外光谱研究了溶剂和结晶温度对尼龙12多晶型的影响。结果表明,以苯酚/甲酸(v/v=1/1)为溶剂时,室温结晶生成α晶;80℃及以上温度得到γ晶;40~70℃时,α晶与γ晶共存,但α晶含量随着结晶温度的升高而逐渐减少。以甲酸/二氯甲烷(v/v=1/1)为溶剂时,室温结晶得到α晶白色不透明粉末,60℃时却得到γ晶半透明薄膜。DSC结果表明,结晶温度越高,形成的α晶熔点越高,且部分α晶在升温过程中Brill转变为γ晶。尼龙12从甲酸/二氯甲烷溶液结晶所得α晶和γ晶的峰值熔融温度分别高于从苯酚/甲酸溶液所得样品的峰值熔融温度。

尼龙12/γ-环糊精复合物的制备及其晶体结构与性能表征

为探究可与酰胺基团发生相互作用的小分子对尼龙12(PA12)溶液结晶的影响,将γ-环糊精加入PA12的甲酸/二氯甲烷溶液中,成功制备了PA12/γ-环糊精复合物并从该复合物中提取出纯的PA12晶体。采用广角X射线衍射(WAXD)、差示扫描量热(DSC)法和傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实了PA12/γ-环糊精复合物的形成,并对提纯PA12晶体的结构与性能进行了表征。发现该晶体具有更高的熔融温度,且在DSC升温过程中发生了Brill转变,呈现出分别高于PA12纯α晶和γ晶熔点12.3℃和12.1℃的两个熔融峰。WAXD结果表明,在该晶体中除了α晶和γ晶共存外,尚存在新的有别于α晶和γ晶的强衍射峰(2θ为22.5°)和肩峰(2θ为23.1°),表明环糊精影响PA12的结晶结构,使PA12分子链在环糊精形成的受限空间内有着更为伸展的构象和更为紧密的排列,这在物理性能上体现为更高的熔点。

纳米二氧化硅增强尼龙12选择性激光烧结成形件

使用纳米二氧化硅增强尼龙12选择性激光烧结(SLS)成形件,通过溶剂沉淀法制备SLS用纳米二氧化硅/尼龙12复合粉末材料,研究了纳米二氧化硅对SLS成形件力学性能的影响.结果表明:纳米二氧化硅以纳米尺寸均匀分散在尼龙12基体中:复合粉末的粒径比纯尼龙12的粉末小,因而有利于提高烧结速率及成形件精度;复合粉末比尼龙12的粉末具有更高的热稳定性;复合粉末烧结件的拉伸强度、拉伸模量以及冲击强度比纯尼龙12烧结件分别提高了约20.9%、39.4%和9.5%,说明纳米二氧化硅对尼龙12 SLS成形件的增强效果显著.

尼龙12导热导电复合材料的制备与性能研究

以导热碳材料(CC)为导热导电填料,采用熔融混合的方法制备了尼龙12导热导电复合材料。研究了CC体积分数对复合材料热导率、电阻率、热性能和力学性能的影响。结果表明,随着CC体积分数的增加,复合材料的热导率呈线性增长,热变形温度显著增加,而体积电阻率显著降低。当CC的体积分数为47.4%时,复合材料的热导率达到3.425 W/(m.K),电阻率达到0.10Ω.cm,热变形温度提高了77.1℃,同时,材料仍然保持与纯尼龙12相当的拉伸强度。

选择性激光烧结用尼龙12覆膜Cu粉的制备

提出了溶剂沉淀法制备选择性激光烧结(SLS)用尼龙12覆膜Cu粉复合粉末材料,利用扫描电镜(SEM)观察了复合粉末材料的微观形貌,通过差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TGA)对复合粉末材料的熔融、结晶行为,烧结温度窗口及热稳定性进行了研究,并测试了其烧结件的力学性能。结果表明,复合粉末材料的熔点、结晶速度及热稳定性较纯尼龙粉末有所提高,烧结温度窗口变宽,因而烧结性能优于纯尼龙粉。复合粉末材料烧结件的弯曲强度、弯曲模量、硬度均高于纯尼龙粉的烧结件。

固相剪切碾磨制备尼龙12/多壁碳纳米管复合粉体及选择性激光烧结3D打印

采用固相剪切碾磨(S^3M)技术并结合冷冻粉碎制备了适于选择性激光烧结(SLS)的尼龙12(PA12)/多壁碳纳米管(CNTs)复合粉体及相应的烧结制品。采用激光粒度分析仪、扫描电镜、透射电镜、动态力学分析、傅里叶变换红外光谱分析、差示扫描量热仪等对所得PA12/CNTs复合粉体和相应SLS制品的结构与性能进行了表征。结果表明,固相剪切碾磨-冷冻粉碎制备的复合粉体颗粒以椭球形为主,平均粒径75μm,SLS加工窗口为10℃左右,满足SLS对被烧结材料的性能要求,通过加入质量分数为0.1%的流动助剂纳米SiO_2能进一步改善复合粉体的SLS加工性能。磨盘碾磨通过其强大的三维剪切力场实现了CNTs的切割及在PA12基体中的良好分散以及CNTs与PA12大分子链的接枝,显著改善了二者之间的界面相容性。此外,通过优化SLS加工参数,成功制备了表面平整、结构复杂、性能良好的PA12/CNTs烧结制品。所得PA12/CNTs烧结样品具有优良的力学性能,拉伸强度达到44.2 MPa,缺口冲击强度达到8.12 k J/m^2。

原位聚合法制备PA12/纳米二氧化硅复合材料

以经过表面胺基改性后的纳米SiO2为核心,通过重复迈克尔加成反应和酰胺化反应在其表面接上树枝型结构,合成了SiO2锚合聚酰胺–胺型(PAMAM)树枝状大分子。然后将不同代数的树枝化SiO2加入到十二内酰胺开环聚合反应中,以原位聚合的方法制备了一系列的PA12/纳米SiO2复合材料。研究了SiO2接枝率、加入量等条件对复合材料力学性能、热性能和结晶形态的影响。结果表明,二氧化硅表面树枝状大分子的接枝率随着代数的增加而提高,但实际接枝率低于理论值。PA12/纳米SiO2复合材料的缺口冲击强度较PA12的高,拉伸强度变化不大。

硅灰石填充改性尼龙12激光烧结材料

将尼龙12与硅灰石的混合粉末进行选择性激光烧结成型。研究了硅灰石对尼龙12烧结材料的填充改性作用。结果表明,烧结件的拉伸强度、弯曲强度及模量均随硅灰石含量的增加而显著增加,并在硅灰石质量分数为30%时,达到最大值,分别比未添加硅灰石的烧结件增加了35%、75%和111%,但冲击强度和断裂伸长率则有所降低。同样,加入硅灰石后,可使烧结件的热变形温度大幅度提高,同时提高了烧结件的尺寸精度,大大降低了材料成本。

聚苯乙烯/聚酰胺-12合金的选择性激光烧结成形

在选择性激光烧结(SLS)成形中,聚苯乙烯(PS)成形件精度高但其力学性能差,而聚酰胺-12(PA12)成形件力学性能高但其尺寸精度较差。为此,通过添加增容剂合成了PS/PA12合金粉末并用于SLS成形,研究了PS/PA12合金、PS及PA12成形件的力学性能、精度及断口微观形貌。结果表明,PS/PA12合金成形件的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、弯曲强度及弯曲模量分别是PS成形件的4.72倍、1.94倍、4.92倍、4.57倍及1.37倍;PS/PA12合金粉末成形件在x、y及z方向的尺寸误差比PA12分别降低了46.9%,47.3%及20.3%。说明PS/PA12合金粉末成形件兼顾了PS成形件精度高及PA12成形件力学性能好的优点,具有较高的推广使用价值。

不同动态硫化设备NBR/PA12热塑性硫化胶的制备和性能研究

采用开炼机、Haake密炼机和双螺杆挤出机3种动态硫化设备制备了丁腈橡胶(NBR)/尼龙12(PA12)热塑性硫化胶(TPV),研究了在相同配方下3种不同设备对NBR/PA12TPV微观相态结构、物理性能、热力学性质的影响,并考察了开炼机设备制备的TPV的重复加工性能。结果表明,3种设备制备的TPV为两相"海岛"结构,NBR为分散相,PA12为连续相;开炼机制备的TPV的NBR平均粒径最小且分布均匀,物理性能最佳;双螺杆挤出机制备的TPV的NBR硫化和剪切破碎不充分,平均粒径最大且分布宽,熔融焓最大;开炼机制备的TPV具有优异的重复加工性能,返炼次数增加,TPV的硬度逐渐增加,拉伸强度、撕裂强度先增加而后减小,耐油性能提高。

尼龙12热氧稳定性研究

采用热失重分析、白度测定、特性粘度、红外光谱(IR)等方法对尼龙12的热氧稳定性进行了研究.结果表明尼龙12粉末在170℃下易发生热氧老化,其白度和特性粘度均随氧化时间的增加而降低,其中白度随氧化时间的变化更敏感,可更好的反映尼龙12的热氧化程度,降低氧浓度可有效的减缓尼龙12的热氧老化.

聚甲基乙烯基醚共聚马来酸在尼龙12医用导管表面改性中的研究及应用

以尼龙12球囊导管为基材,采用聚甲基乙烯基醚共聚马来酸和聚碳化二亚胺浸泡处理在表面制备交联的亲水涂层,通过测定摩擦系数、吸水率和接触角及扫描电子显微镜照片考察了聚甲基乙烯基醚共聚马来酸浓度对涂层润滑性、吸水性和耐水性的影响。结果表明,采用聚甲基乙烯基醚共聚马来酸和聚碳化二亚胺处理,能够在尼龙12导管表面交联形成润滑、持久的涂层,有效提高了尼龙12导管表面的润滑性。当聚甲基乙烯基醚共聚马来酸浓度为0.6 g/mL时,涂层摩擦系数为0.32,吸水率为0.44%,且此时涂层耐水性较好,涂覆亲水涂层后材料表面的润滑性明显提高。

用双螺杆挤出机制备丁腈橡胶/尼龙12热塑性弹性体

采用双螺杆挤出机通过动态硫化法制备了丁腈橡胶/尼龙12热塑性弹性体,考察了双螺杆挤出机的螺杆转速和机筒温度对所制备热塑性弹性体力学性能和微观形态的影响。结果表明,用双螺杆挤出机动态硫化制备的丁腈橡胶/尼龙12热塑性弹性体呈两相“海岛结构”,即丁腈橡胶为分散相、尼龙12为连续相。随着挤出机螺杆转速的提高,弹性体的硬度、拉伸强度和扯断伸长率先增大后减小,撕裂强度和压缩永久变形逐渐降低;螺杆转速对弹性体耐油性能的影响不大;当螺杆转速增至400 r/min时,丁腈橡胶的粒径较小且分布均匀。随着双螺杆挤出机温度的升高,弹性体的硬度和拉伸强度逐渐增大,扯断伸长率、撕裂强度和压缩永久变形均先增大而后减小,耐油性能变差;温度升高使得丁腈橡胶难于在剪切作用下破碎,颗粒变大且分布不均。

高流动性星型尼龙12的合成与表征

在均苯三甲酸的存在下,进行十二内酰胺的水解聚合,合成了四种不同臂长的三臂星型尼龙12,对产物的分子量进行了测定,并对其力学性能和流变行为进行了研究。结果表明,星型尼龙12的分子量随着均苯三甲酸含量的提高而降低,与相应分子量的线型尼龙12相比,星型尼龙12的拉伸强度和弯曲强度基本保持,冲击强度保持率在80%以上,断裂伸长率最大降低了25%,相对黏度降低了17%,熔融指数提高了近15倍,平衡转矩减小了近92%,表现出较好的流动性。

动态硫化尼龙12/丙烯酸酯橡胶热塑性硫化胶等温结晶动力学研究

利用熔融共混动态硫化的方法制备尼龙12(PA12)/丙烯酸酯橡胶(ACM)热塑性硫化胶(TPV),并研究PA12/ACM TPV和PA12的等温结晶行为。结果表明:PA12/ACM TPV和PA12的等温结晶行为均符合Avrami方程;在相同结晶温度下,PA12/ACM TPV的结晶速率比PA12大;结晶行为对温度依赖性较大。

CF表面处理对SLS用PA12/CF复合材料性能的影响

利用热空气处理法和浓硝酸处理法分别对碳纤维(CF)进行表面处理,然后与尼龙(PA)12粉末按量比3∶7通过机械混合法制备PA12/CF复合粉末材料。将复合粉末材料进行注塑成型,考察了热处理温度及浓硝酸处理时间对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明,浓硝酸处理时间为1 h处理效果最好,与未处理的CF复合材料相比,注塑样条拉伸强度提高23%,弯曲弹性模量提高133%,维卡软化点提高6.2℃;扫描电子显微镜分析表明,经过热处理后的CF在PA12基体中分散均匀,两者的界面相容性良好。

尼龙12热稳定性研究

采用热失重(TG)、质谱-气相色谱(GC-MS)等方法研究了尼龙12的热降解动力学和热降解机理.尼龙12在N2中的热降解活化能很高,为322.9 kJ/mol,热稳定性良好;在700℃高温下的裂解产物主要为环状单体十二内酰胺、环状二聚物及三聚物.探讨了尼龙12的热降解机理.

填料对尼龙12烧结工艺的影响

在尼龙12选择性激光烧结材料中添加不同的填料,研究了各种填料对激光烧结过程中的铺粉性、预热温度、激光功率等工艺性能的影响。结果表明,添加玻璃微珠的烧结材料铺粉性好、预热温度范围宽、烧结工艺性良好;滑石粉亦可改善尼龙12烧结工艺性,而粒径小于2μm的轻质碳酸钙、陶瓷微珠等填料则对尼龙12烧结工艺有不良影响。