高分子结晶度的测试方法及原理、尼龙热氧降解、水解
(2019-07-05 09:46:25)
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改性相容增韧尼龙结晶度 |
结晶度的测定及原理
1. X射线衍射法测结晶度
此法测得的是总散射强度,它是整个空间物质散射强度之和,只与初级射线的强度、化学结构、参加衍射的总电子数即质量多少有关,而与样品的序态无关。因此如果能够从衍射图上将结晶散射和非结晶散射分开的话,则结晶度即是结晶部分散射对散射总强度之比。
2. 密度法测定结晶度
假定在结晶聚合物中,结晶部分和非结晶部分并存。如果能够测得完全结晶聚合物的密度(ρc)和完全非结晶聚合物的密度,则试样的结晶度可按两部分共存的模型来求得。
3. 红外光谱法测结晶度
人们发现在结晶聚合物的红外光谱图上具有特定的结晶敏感吸收带,简称晶带,而且它的强度还与结晶度有关,即结晶度增大晶带强度增大,反之如果非结晶部分增加,则无定形吸收带增强,利用这个晶带可以测定结晶聚合物的结晶度。
4. 差示扫描量热法(DSC法)测结晶度
这是根据结晶聚合物在熔融过程中的热效应去求得结晶度的方法。
5. 核磁共振(NMR)吸收方法测结晶度
如果不仅使结晶部分而且使无定形部分的链段运动也处于停滞状态,在此低温下聚乙烯的NMR吸收曲线是单一的幅度较宽的峰,如果温度增高接近熔点,吸收曲线变成单一的幅度较窄的峰。在一般的温度范围内则是相当于结晶区宽幅部分和相当于非结晶区尖锐部分(这和液体的情况相同)相重叠的曲线。
其它:
三级结构像结晶度、晶胞参数、取向度等可以用 X射线衍射仪、膨胀计、密度和红外光谱测量;分子运动、相互作用力、氢键可以用DSC、DMA、电子顺磁共振、核磁共振红外光谱等确定;共聚、共混、界面结构及粘结力可以用红外、扫描电镜、透射电镜、荧光探针分析等;
二级结构 像重均分子量、均方旋转半径可用静态光散射、尺寸排除色谱与光散射联用装置直接测量;由分子量数据按照高分子溶液理论(Stockmayer-Fixman方程,Yamakawa-Fujii-Yoshisaki理论)和模型计算各种分子参数,可确定溶液中的链构象和刚性。
在尼龙66分子结构中位于NH基团旁的亚甲基-CH2-是最薄弱环节,在高温(大于120)有氧气存在情况下,氧首先攻击上述所说的-CH2-中的氢原子形成过氧化物,过氧化物在高温下很易裂解形成自由基,自由基回过头来再攻击NH基团旁的-CH2-,于是发生尼龙分子链断裂,这就是尼龙66热氧降解过程。尼龙66在高温下除了遭遇热氧降解外,还会遭受水解。这是因为尼龙66的合成反应是一个化学平衡过程,它是可逆的,如下表示:n(CH2)5CH2NH2 + nHOOC-(CH2)5→-[(CH2)5-CO-NH-CH2-(CH2)5-]n +nH2O当高温有水时上述反应会向左边进行,即水解,水解的结果也导致尼龙分子链发生断裂。尼龙66隔热条在熔融状态下进行加工时,尼龙66本身的降解过程是复杂的,其中既包含了热氧降解又同时有水解。尼龙66发生断链的危险除了来自上述所说的热氧降解和水解外,还有可能来自紫外光引发的光降解。当尼龙66暴露在300nm-400nm范围的紫外线下时,尼龙分子链中的碳氮键会发生断裂,另外NH基团旁的亚甲基-CH2-亦会发生歧化产生自由基,二者共同作用的结果是使尼龙分子链断开,尼龙分子量下降。无论是热氧降解,水解抑或光降解,带来的都是尼龙分子量的减少,这在隔热条性能上的表现就是隔热条强度急剧下降,同时韧性损失,隔热条脆性大增。南京塑泰相容型增韧剂ST-1不错,可以和尼龙反应结合,对尼龙进行封端,加之本身是弹性体,几个方面一起对尼龙进行改性,大大提高尼龙冲击强度