MC尼龙综述
尼龙材料简介

尼龙材料简介尼龙(Nylon),中文名聚酰胺,英文名称Polyamide(简称PA),是分子主链上含有重复酰胺基团—NHCO—的热塑性树脂总称。
其命名由合成单体具体的碳原子数而定。
是美国最大的化学工业公司──杜邦公司著名化学家卡罗瑟斯和他的科研小组发明的。
尼龙系列是最重要的工程塑料。
该产品应用广泛,几乎覆盖每一个领域,是五大工程塑料中应用最广的品种。
尼龙分类:尼龙按生产工艺不同分为挤出和浇铸两种。
挤出尼龙:1:尼龙6(白色):该材料具有最优越的综合性能,包括机械强度、刚度、韧度、机械减震性和耐磨性。
这些特性,再加上良好的电绝缘能力和耐化学性,使尼龙6 成为一种“通用级”材料,用于机械结构零件和可维护零件的制造。
2:尼龙66 (奶油色):与尼龙6 相比较,其机械强度、刚度、耐热和耐磨性,抗蠕变性能更好,但冲击强度和机械减震性能下降,非常适合于自动车床机械加工。
3:尼龙4.6 (红棕色):与普通尼龙相比,尼龙4.6的特点是刚性保存力强,耐蠕变性好,在较宽的温度范围内,更耐热老化,因此,尼龙4.6用于尼龙6、尼龙66、POM 和PET在刚度、抗蠕变、耐热老化、疲劳强度和耐磨性能方面所达不到要求的“较高的温度领域”(80 -150 ℃)4:尼龙66+GF30 (黑色):与纯尼龙66相比,这种尼龙填加30% 玻璃纤维增强,其耐热性、强度、刚度。
耐蠕变性和尺寸稳定性、耐磨等性能方面均有提高,它的最大允许使用温度较高。
5:尼龙66+MOS2 (灰黑色):这种尼龙填加了二硫化钼,与尼龙66相比,其刚性,硬度和尺寸稳定性有所提高,但抗冲击强度有所下降,二硫化钼的晶粒形成效果提高了结晶结构,使材料承载和耐磨性能均有提高。
浇铸尼龙:又称MC 尼龙:英文名称 Monomer casting nylon ,中文称单体浇铸尼龙。
“以塑代钢、性能卓越”,用途极其广泛。
它具有重量轻、强度高、自润滑、耐磨、防腐,绝缘等多种独特性能。
合成和测试MC尼龙试验部分

聚己内酰胺浇铸成型的工艺过程:首先称取一定量的己内酰胺单体并进行加热(温度?),单体开始熔融后,即开始抽真空脱水,待单体全部熔融后(大致时间?),停止加热和抽真空,然后向单体中加入催化剂氢氧化钠(NaOH)(相对量?),再次加热至140~160℃保温,并抽真空脱水,直至基本无水分排出为止,迅速加入甲苯二异氰酸酯(TDI)(相对量?)并搅拌,待搅拌均匀后,浇入已处理好的模具中,经160℃保温30~60分钟,单体完成阴离子聚合反应固化成毛坯,再经过脱模和后处理即得到制件2.1试验材料的制备(1)单体:己内酞胺:工业级,道默有限公司,德国;(2)催化剂:1)液体甲醇钠:抚顺市化工研究设计院;2)甲醇钠:上海试剂一厂;3)氢氧化钠:上海试剂二厂;(3)活化剂:甲苯二异氰酸酯(TDI):上海试剂一厂;(4)填料:1)超细滑石粉(平均粒径3.0协m):海城市精华微粉厂;2)硅烷偶联剂KH一550:南京曙光化工一厂3)空心玻璃微珠(10pm和5.5pm):上海正美亚纳米超细材料制造有限公司;4)磨碎玻璃纤维(5。
林m):南京玻璃纤维研究设计院;5)累托石:湖北名流累托石科技股份有限公司6)陶瓷微珠:上海格润亚纳米材料有限公司;7)六甲基邻酞三胺(HPT):中国医药集团上海化学试剂公司(5)其它1)浓硫酸98%:分析纯,2)丙酮3)蒸馏水:自制2.1.2 TDI的精制在500ml三口烧瓶中倒入约300ml化学纯TDI,采用减压蒸馏装置,用调温电热套热并搅拌,压力为20mmHg(267KPa)左右。
除去最先馏出部分,然后控制温度126-128℃,使TDI馏出速度控制在每秒2-3滴,蒸馏至烧瓶中只有小部分TDI残留时,停止蒸馏。
TDI封保存备用。
托盘天平,分析天平,电动搅拌器,2XZ一4型旋片真空泵:真空泵:ZY7124,浙江奉化立新机电厂;恒温磁力搅拌器:杭州特种电器厂乌氏粘度计:浙江玻璃仪器厂电热鼓风干燥箱:上海阳光制造厂箱式电阻炉:SXZ一4一10,浙江省嘉兴市新脸东成仪器厂;显微镜:XS一212,南京江南光电(集团)股份有限公司金相显微镜:XJP一100,南京江南光电(集团)股份有限公司其它:电热套,烘箱,三口瓶,烧杯,温度计,过滤瓶,干燥塔,真空表,浇铸模具、箱式电阻炉、实验室常用玻璃仪器等。
带你一起了解浇注尼龙

带你一起了解浇注尼龙浇铸尼龙的应用,您知道么?当然不知道也没有什么关系,但是王老吉,农夫山泉,三一重工等,您一定知道倒背如流吧,那么浇铸尼龙怎么会跟王老吉扯上关系?还纠缠不休呢?那是因为在食品行业的包装,机械传动,以及起重机械的滑轮都得用上浇铸尼龙,自润滑,安全无毒,比金属轻,容易加工成为以塑代钢的重要材料哦!什么是浇铸尼龙?MC 尼龙,Monomer castingnylon,又称浇铸尼龙,它是在常压下,将熔融的原料己内酰胺单体C6H11NO用碱性的物质作催化剂,与活化剂等助剂一起制成待聚单体,直接注入预热到一定温度的模具中,使物料在模具内很快地进行聚合反应,凝结成坚韧的固体胚件,再经过有关工艺处理,得到预定的制品。
MC尼龙制品作为工程塑料之一,“以塑代钢、性能卓越”,用途极其广泛。
它具有重量轻、强度高、自润滑、耐磨、防腐,绝缘等多种独特性能是应用广泛的工程塑料,几乎遍布所有的工业领域。
浇铸尼龙特点是什么?其摩擦系数比钢低8.8倍,比铜低8.3倍,而比重仅为铜的七分之一。
MC尼龙可直接取代原铜不锈钢、铝合金等金属制品。
多年来生产的MC尼龙滑轮、滑块、齿轮、蜗轮、托轮、支承轮、走轮、水泵叶轮、轴套、轴瓦、柱销、活塞阀体、挡胶板、皮带轮、转动轮、棒材、管材、板材等,不仅较好地取代了相应的金属品,而且使用户降低了成本,延长了整机及零件的使用寿命,经济效益有显著提高。
MC 尼龙在机械方面作为减振耐磨材料代替有色金属及合金钢,一个400公斤尼龙制品,它的实际体积相当于2.7吨钢或3吨青铜,采用MC尼龙零部件,不仅提高了机械效率,减少保养,而且一般使用寿命可提高4-5倍。
应用性能MC尼龙是一种新型的工程塑料,由于它的优秀综合性能,使它在工程塑料中的地位迅速上升,成为重要材料,使用量日益扩大。
(1)高强度,能够长时间承受负荷;(2)良好的回弹性,能够弯曲而不变形,同时能保持韧性,抵抗反复冲击;(3)耐磨自润滑性,提供了优于青铜铸铁碳钢和酚醛层压板在无油(或脱油)润滑应用时的工作性能,降低消耗,节约能源;(4)吸噪声、减震,MC尼龙模量比金属小得多,对震动的衰减大,提供了优于金属防止噪音的实用途径;(5)与金属相比, MC尼龙硬度低,不损伤对磨件;(6)低mc系数,提供了其在摩擦件上广泛应用可能;(7)高化学稳定性,耐碱、醇、醚、碳氢化合物、弱酸、润滑油、洗涤剂、水(海水),并具有无臭、无毒、无味、无锈的特点,为其广泛应用在抗碱腐蚀,环保卫生、食品、纺织印染等方面的机械零部件使用提供了优良条件。
mc901是什么材料

mc901是什么材料
MC901是一种特殊的工程塑料材料,它具有优异的机械性能、耐磨性和耐化
学腐蚀性能,因此在工业领域有着广泛的应用。
MC901材料是一种聚酰胺类塑料,其主要成分是聚甲醛酰胺,因此也被称为尼龙类材料。
MC901具有良好的耐磨性
和耐化学腐蚀性能,因此被广泛应用于制造机械零部件、轴承、齿轮、密封件等领域。
MC901材料具有良好的机械性能,具有较高的强度和刚性,同时还具有较好
的耐磨性能。
这使得MC901材料在制造机械零部件时能够承受较大的载荷,并且
能够保持较长时间的使用寿命。
此外,MC901材料还具有良好的耐化学腐蚀性能,能够在恶劣的化学环境中长期稳定使用,因此在化工领域有着广泛的应用。
除了良好的机械性能和耐化学腐蚀性能外,MC901材料还具有良好的加工性能,能够通过注塑、挤出等工艺加工成各种形状的制品。
这使得MC901材料能够
满足不同领域对于材料形状的要求,同时也为工程师提供了更多的设计自由度。
因此,MC901材料在工程领域有着广泛的应用前景。
总的来说,MC901是一种具有优异机械性能、耐磨性和耐化学腐蚀性能的工
程塑料材料,其在机械制造、化工等领域有着广泛的应用前景。
随着工程塑料材料的不断发展和完善,相信MC901材料将会在更多领域展现其优异的性能和潜力。
尼龙零件在机械行业中的应用

尼龙零件在机械行业中的应用
尼龙(聚己内酰胺)从上世纪60年代被开发出来到现在已经几十年之久,技术已经很成熟。
被应用到各个领域。
MC 尼龙又称浇铸尼龙,它是在常压下,将熔融的原料己内酰胺单体C6H11NO用碱性的物质作催化剂,与活化剂等助剂一起制成待聚单体,直接注入预热到一定温度的模具中,使物料在模具内很快地进行聚合反应,凝结成坚韧的固体胚件,再经过有关工艺处理,得到预定的制品。
MC尼龙制品作为工程塑料之一,“以塑代钢、性能卓越”,用途极其广泛。
它具有重量轻、强度高、自润滑、耐磨、防腐,绝缘等多种独特性能是应用广泛的工程塑料,几乎遍布所有的工业领域。
工业的进步离不开机械,机械的运转离不开零件,零件的耐磨性是机械能够稳定运转的根本。
随着汽车的小型化、电子电气设备的高性能化、机械设备轻量化的进程加快,对尼龙的需求将更高更大。
特别是尼龙作为结构性材料,对其强度、耐热性、耐寒性等方面提出了很高的要求。
尼龙的固有缺点也是限制其应用的重要因素,特别是对于PA6、PA66两大品种来说,与PA46、PAl2等品种比具有很强的价格优势,虽某些性能不能满足相关行业发展的要求。
尼龙V型架
尼龙支撑板
尼龙零件
耐磨尼龙套。
铸型尼龙技术参数

改性MC尼龙物材料性能阅读:2067次MC尼龙又称铸型尼龙,作为一种工程塑料,它具有很多优点。
1.质量轻铸型尼龙的密度一般在1.15~1.16,仅是钢7.8的1/7,铜8.9的1/8,合金铝2.7的1/2.5。
由于质轻,作为机械材料使用时,可以减少零部件不必要的强度和动力,并可减轻运动惯量,装卸和检修也极为轻便。
2.噪音小铸型尼龙的模量比金属小的多,对震动衰减率比钢要大几十倍,有吸引功能。
因此用铸型尼龙制作齿轮,车轮时,噪音小是防止机械噪音的较为经济实用的途径。
例如:铸型尼龙齿轮比钢质齿轮可降低噪音10~15分贝。
3.机械性能好铸型尼龙制品机械强度大,韧性好,抗冲击,耐疲劳。
铸型尼龙是在其熔点(220度)以下结晶成型的,分子量大,因而机械强度比普通尼龙6和尼龙66制品大的多,尤其是有较好的抗蠕变特性,所以能长期承受轴承的重负荷。
4.良好的回弹性铸型尼龙制品可使弯曲面不发生永久变形,这样能保持强韧度以抵抗由于反复冲击负荷所产生的断裂。
这时用于承受高冲击负荷的制件是非常必要的。
5.具有耐磨性和自润滑性铸型尼龙制品在一般轻负荷,低速度的情况下使用时,可以不另加润滑剂。
尼龙的磨损特点是在使用初期时稍有磨损,在经过一阶段磨合后就很少磨耗,不象金属材料那样,随着使用时间的增长,磨损也成比例的增加。
此外,铸型尼龙的摩擦系数也很小,单位面积压力在0.98~6.87Mpa范围内,摩擦系数为0.3~0.4。
并且,由于铸型尼龙的硬度比金属小的多,所以它不易损伤对磨件,这对用于做辊筒,轴承,轴套,车轮,轮衬等之间是非常有利的。
6.非粘附性铸型尼龙具有与其他材料不易粘接的性质,可用做提升槽斗等用途,但因此也具有难以找到合适粘接剂的缺点。
尼龙6尼龙66尼龙1010MC尼龙特点及选用

2 尼龙特性及应用
尼龙6(PA6)
因为塑料件的许多特性都要受到吸湿性的影响, 因此使用尼龙6设计产品时要充分考虑到这一点。
吸湿性(Moisture absorption):是纤维的物理性 能的指标之一,通常把纤维材料从气态环境中吸收 水分的能力称为吸湿性。
11
2 尼龙特性及应用
尼龙66(PA66)
• 如果是选择机械运动机构的限位件或缓冲件,可选用弹性 较好的尼龙6,可以有效降低噪声。
• 对于轻负荷、性能要求不高的零部件,像一般结构上的塑 料垫板,或受力较小的外购件安装板等,可选择尼龙6尼 龙1010,而一般尼龙1010机械性能稍差于尼龙6,生产中 应用偏少,可优先选用尼龙6。
18
4 设计中的选择
1.14g/cm³ 220°C
74Mpa
200%
HRR114
最高可达 100°C
• 用途:轻负荷,无润滑或少润滑、要求噪声低的 条件下工作的耐磨受力零件;耐蚀零部件,如用 于制作轴承、齿轮、螺栓、螺母、油管等。
9
2 尼龙特性及应用
尼龙6(PA6)
• 尼龙6的特性和尼龙66相似,它的抗冲击性和抗 溶解性比尼龙66要好,但吸湿性也更强。
硬度:MC尼龙>尼龙66>尼龙6>尼龙1010,因为这四种
材料应用的不同的硬度表示方法,暂时未找到准确的换算标 准,在这里可以参考抗拉强度来得出他们的硬度大小关系, 同抗拉强度关系相同。 (注:一般来说,材料的硬度和强度有相似的对应关系,材 料的抗拉强度越高,硬度值也会越大。)
17
4 设计中的选择
13
2 尼龙特性及应用
MC尼龙(PA-MC)
密度
熔点
拉伸 强度
伸长率
MC尼龙的制备实验讲义

MC尼龙的制备实验讲义一、实验内容MC尼龙的制备(阴离子聚合)二、实验目的与要求1、掌握阴离子聚合的实施方法;2、掌握由己内酰胺经阴离子聚合制备MC尼龙的工艺原理和过程;3、了解MC尼龙的性能和应用。
三、实验教时4教时四、实验指导(一)MC尼龙的性能和应用单体浇铸尼龙又称MC尼龙,是目前机械工业上广泛应用的工程塑料之一。
MC尼龙是聚酰胺塑料的一种,它的弯曲弹性模量可大(4.2×103Mpa),拉伸强度可达90 Mpa。
MC尼龙最适于制造大型齿轮、蜗轮、轴套、大型阀门密封件、导向环、导轨、滚动轴承的保持架等。
例如船艉轴承、起重汽车吊索绞盘蜗轮、柴油发动机燃料泵齿轮、水轮机导向叶衬套、矿山铲掘机轴承、水压机立柱导套、大型轧钢机辊道轴瓦、大型无缝钢管穿孔机万向节轴滑块等等。
(二)实验原理和生产工艺己内酰胺有两种聚合方式:(1)以水为引发剂,己内酰胺与等摩尔的水开环反应形成ε-胺基己酸,然后ε-胺基己酸按逐步反应机理生成聚己内酰胺,其反应式为:(2)以氢氧化钠为引发剂,属于阴离子聚合,聚合式为:生产MC尼龙有两种工艺,即氮气法和真空法,前者是利用氮气带走原料中和反应生成的水,消耗的氮气较多,所以常用真空法生产MC尼龙,在真空条件下,也可有效除去水。
(三)主要药品和仪器1、药品(1)己内酰胺单体:白色片状结晶,分子量113,比重1.023,熔点67~69℃,沸点262.5℃。
己内酰胺易溶于水、醇、苯和醚等溶剂。
在空气中极易受潮,所以贮藏时要注意干燥。
(2)催化剂:一般应用的催化剂有金属钠、醇钠(甲醇钠和乙醇钠)、氢氧化钠,其中以氢氧化钠为最常用。
(3)助催化剂:可用N-酰基己内酰胺和异氰酸酯。
2、原料配比:己内酰胺:25克;氢氧化钠:0.035~0.045克(单体重的1.4/1000)甲苯二异氰酸酯:0.18~0.2克(单体重的7~8/1000)3、仪器50ml反应瓶,温度计,电加热套,真空泵。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
综述人类社会迈向二十一世纪,生产力和科学技术飞速发展。
材料对推进人类文明的进步起着重大作用。
作为三大材料(金属材料、无机非金属材料和高分子材料)之一的高分子材料尽管起步较晚,但它在国民经济中的作用变得越来越重要,而且其发展前景甚为广阔。
作为高分子材料的一个重要组成部分的工程塑料,其种类繁多,性能也各有千秋。
尼龙则是其中常见的一类。
凡主链上含有酰胺基(一CO-NH一)重复单元的高聚物统称为聚酰胺,商品名为尼龙(Nylon)。
1938年,美国杜邦公司首次合成出尼龙6,纺成光泽强力纤维,最初用作织造丝袜,后来用聚酰胺610制成鬃丝和牙刷。
随着尼龙原料资源的开发,合成技术的进步,以及机械工业发展的需要,尼龙已成为五大工程塑料之一。
在本世纪五十年代,美国佛罗拉多大学开发了单体浇铸尼龙(MonomerCastnig Nylno)的新技术,它在合成机理上完全不同于水解尼龙,它是以阴离子聚合为特征的链式聚合反应。
该反应可以借助活化剂降低反应的活化能,因而聚合温度较低(160一190.℃)。
因为是阴离子聚合反应,因而反应速度较快,聚合物的平均分子量大大提高(高达7一10万),同时,分子量的分布较窄。
单体浇铸尼龙的另一特色是:可以采用在热模具中将聚合及成型合而为一的本体聚合方式,克服了注塑、挤塑成型使产品内部内应力大而引起的缺陷,工艺流程简单。
因而,单体浇铸尼龙迅速成为一种性能非常优良的通用工程塑料。
在八十年代初,美国Monsanto公司以MC尼龙的基本原理为基础,又开发出尼龙反应注塑成型技术(NylonReactino坷eetinoMofdnig),该工艺所用模具价廉,适于各种添加剂的加入,便于制造大型薄壁件,为拓展本体尼龙一6的新用途奠定了基础。
由于MC尼龙和RIM尼龙的基本原理是相同的,所以两者的研究和开发相辅相成,因此MC尼龙的合成、改性的研究结论同样适用于UIM尼龙。
1.1本课题研究的目的和意义单体浇铸尼龙(简称MC尼龙)是60年代初应用己内酰胺阴离子聚合新技术发展起来的新型工程塑料。
己内酰胺阴离子聚合是指在强碱存在下己内酰胺可形成阴离子,碱使己内酰胺很快聚合,生成分子量高达10万以上的聚合物,该种阴离子聚合的特点是反应时间短,聚合物粘度高,平均分子量比水解聚合高得多,因而阴离子聚合的优点是反应快,设备利用率高,能耗低。
阴离子聚合尼龙6的成型,可用单体直接浇铸,也可以用反应注射成型工艺(反应成型尼龙租M尼龙),还可以用反应挤出生产(反应挤出尼龙REX尼龙)。
单体浇铸尼龙6的方法可以在尼龙聚合体的熔点以下制造出上百公斤或是更大的大型尼龙制件。
从原料开始到聚合成型,整个操作只要半小时到2小时。
由于聚合速度很快。
所以又称快速聚合。
要使己内酰胺进行阴离子聚合,首先要使己内酰胺形成己内酰胺阴离子,能使己内酰胺形成阴离子的物质叫引发剂。
自从人们发现强碱可使己内酰胺发生阴离子聚合以来。
己研究了一系列的引发剂,其中主要的是Li,N礼K,Cs碱金属和己内酰胺单体形成的金属盐。
聚合速度与己内酰胺金属盐的离解度有关,离解度大,己内酰胺阴离子浓度高,聚合速度增大。
最有效的引发剂是己内酰胺和氢氧化钠反应形成的己内酰胺钠盐。
为了提高己内酰胺的阴离子聚合速度,除了加入引发剂外,还要加入能提高引发活性的物质,这种物质称为活化剂,或叫共引发剂,如:酰氯、酸配、异氰酸酷等。
因活化剂一般是使己内酰胺酰化而形成N一酰基己内酰胺,所以活化剂有时又叫酰化剂。
己内酰胺酰化后,增加了酰胺键的负电性,提高了酰胺基拨基对己内酰胺阴离子的活性。
所以与已内酰胺相连的活化剂的电负性大,则聚合速度也大.但是含有庞大的活化剂残基时,由于空间位阻效应降低了引发剂活性。
电负性大的苯酰基联结己内酰胺的氮原子时,则可增加第一个己内酰胺阴离子加在增长链上的速度。
另外,由于活化剂结合到环酰胺大分子链节上,所以活化剂的官能度不同也影响聚合物的结构和性能。
单体浇铸尼龙适于大型尼龙成型制品。
特别在需要量少,品种多,结构复杂,开模具成本高不宜用挤出或注射成型时,用单体浇铸尼龙较合适。
采用浇铸成半成品再经机械加工成制品。
如:大型齿轮,先浇铸成粗坯再经机加工成制品。
常用于滑动轴承,传送带轮。
特别适用于高速、高负荷的轴承等。
利用其机械强度高,热变形温度高,耐磨耐疲劳性好、聚合温度低、工艺简单、结晶度高、分子质量大、力学性能高于普通尼龙、自润滑、减震消音、耐油脂、耐化学腐蚀、使用范围宽等特点,大量用于大型阀座、轧辊套、辊轴、导轨工具连接件等。
单体浇铸成型的方法不仅能够制造出大型铸件,而且还有下列优点:①生产工艺过程短。
由于是单体直接浇铸在模具内聚合成型,这就不需要像一般的水解聚合方法制造尼龙6那样长时间的聚合过程,而且不需要经过造粒、水洗、干燥和后加工成型等一系列步骤。
②反应温度低(聚合体熔点以下)。
③因为聚合成型的温度比较低,产品中单体平衡含量比较少,聚合收率高,降低了产品成本。
④生产工艺简单,模具成本低,设备效率高。
因为是在常压下成型,设备和模具都很简单。
模具可以用薄壁材料,只要能承受粘度较低的溶液就可以。
⑤铸型尼龙产品的分子量比一般的尼龙大得多,普通尼龙6聚合体分子量一般在3万以下,结晶度不超过40%,而阴离子聚合尼龙6的分子量一般在7一10万左右,有些甚至更高,结晶度可以超过50%,结晶程度很高,密度也较大。
因而机械强度,刚度耐磨性能比一般尼龙大,耐化学性能好,吸水性较小,尺寸稳定性也较通常的尼龙好。
成型的尺寸大小不受限制,而且由于聚合和成型都是在内部各部位同时进行的,因此产品的结构比较均匀。
目前,MC尼龙在许多领域中正逐步替代铜、铝、钢铁等金属材料,广泛用于机械、石油化工、纺织、交通、建筑、冶金等行业,在节约铜、省能减耗、保证产品质量、提高劳动生产率等方面做出了贡献阵。
近年来出现的Mc尼龙回转成型大型中空器件和连续聚合生产高分子质量尼龙6粒料技术,使其应用范围进一步扩大。
但未经改性的MC尼龙在实际应用中存在着耐磨性和自润滑性欠佳、磨损率较大、尺寸稳定性和热稳定性不高等缺点,限制了MC尼龙制品的广泛应用。
随着现代科学技术和实际应用的发展,人们对MC尼龙材料提出了更高的要求,于是,对MC尼龙的各种改性研究成为“热门”课题。
1.2MC尼龙的合成原理1.2.1MC尼龙的聚合机理1.2.1.1MC尼龙的聚合反应原理MC尼龙是阴离子本体聚合反应,通常阴离子是强碱夺取己内酰胺中氮上的氢而生成的活性离子,所谓的强碱可以用碱金属、碱土金属及其氧化物、氢化物和其它有机衍生物作催化剂,这些催化剂可以从己内酰胺单体上提取酰胺基上的氢,使之成为阴离子。
在反应体系中加入酰化物质使其和己内酰胺发生反应,如加入异氰酸酯类化合物,将发生如下反应:(以NoaH为例):阴离子(I)与单体进行亲核加成,C—N键断裂,开环后形成活化中心——阴离子二聚体。
随后二聚体与单体发生活性中心转移,形成N-氨基己内酰基己内酰胺(Ⅱ),单体失去一个氢生成(I)。
重复进行反应(B)(C),而形成大分子。
其结构式如下:在反应(C)中,N-氨基己内酰基己内酰胺含有酰亚胺基团-CO-N-CO-,使得N-氨基己内酰基己内酰胺环上的N-C键要比己内酰胺环上的N-C键弱得多,开环所需的活化能要比己内酰胺开环所需活化能小得多。
反应体系中含有酰亚胺基团的结构一旦形成,反应就能很快地进行。
在形成聚合体的各步基元反应中,反应(B)是活化能最大的反应,是动力学上的决定步骤,完成该步反应所需克服的位能势垒最大,反应温度必须在200℃以上该步反应才能进行。
高的反应温度使聚合反应发生的同时也产生裂解、支化等副反应。
聚合反应和降解反应都能发生在酰亚胺基团上,若在反应体系中加入酰化物质,使其与己内酰胺发生反应,如加入异氰酸酷类化合物,将发生如下反应:反应产物中含有-CO-N-CO-结构,该反应产物在反应(C)进一步和活化己内酰胺离子进行链增长反应生成大分子。
加入异氰酸酷之后的反应和未加入异氰酸酷的热引发反应的不同之处在于酰亚胺(-CO-N-CO-)基团结构的引入是由活化能较低的反应(D)代替了原来活化能高的反应(B)。
由于决定步骤的活化能降低,使得整个反应变得容易进行。
事实上,在连续的热聚合过程中,从凝胶阶段直到玻璃化阶段,聚合体基本处于橡胶态,这时候,动力学控制占主导地位;随着聚合体分子量的不断增大,玻璃化温度不断提高并达到临界值,这时聚合体便呈现玻璃态,扩散过程的速率不断降低,总反应速率由动力学控制变为扩散控制。
从另一种角度说,聚合物的平均分子量和分子量的分布是由链的生长速率和从单体中游离出来的成型速率二者共同决定的,当成型速率低于链的增长速率时,聚合物的平均分子量就会不断增大,分子量的分布也比较窄;随着反应的进行,单体浓度升高,聚合物的成型速率也就随之增大,直到超过链的扩散速率。
同时,随着分子链的成长,空间结构相似的大分子不断增多,高分子链间强烈的氢键作用,使分子链作有规律的紧密堆积,以小角分叉的方式进行结晶并生长为球晶结晶进行到一定程度,便使链的生长和成型过程终止。
所以说,单体浇铸尼龙高聚体的生成是物理作用和化学作用共同的结果.分子链的扩展和结晶在反应的后期是同时发生的,是一对相互制约的因素,高温下聚合反应以链的生长为主,而低温下聚合反应以成型和结晶为主。
D.L.Wllofng 用差热分析研究这一过程,发现加热速度为1℃/min时,聚合温度和结晶温度大致相同,聚合放热峰和结晶峰重叠,说明聚合和结晶是同一过程的两个方面;当加热速度为5℃/min时,聚合温度向高温移动,聚合放热峰和结晶峰分离,说明聚合和结晶并非同一过程的两个阶段;当加热速度为10℃/mni时,只发现聚合放热峰,而没有结晶放热峰,说明在较高的加热速率下,即使聚合完成以后,体系内仍不会发生结晶现象。
但在实际的聚合过程中,太快的升温速率会加决反应速率,聚合放热加快而导致体系的温度过高,生成的高分子链降解,从而降低产品的形状稳定性和产品性能。
1.2.1.2MC尼龙的浇铸成型原理在MC尼龙制造时,己内酰胺的聚合是打开酰胺环的酰胺键(聚合放热约为3.2kcal/mol),因而温度约升高50-60℃,预热至140-150℃的己内酰胺活性料倒入绝热容器中进行聚合,达到最高转化率时仍是在聚合物熔点(220℃)以下,故聚合物一经生成就凝结出来成为固体的聚合块,其形状与聚合容器一样,而且聚合反应进行得相当完全。
并且,聚合和结晶在整个过程中所有的变化都是在反应物料各个部位同时进行的,所以得到的聚合物比较均匀。
在聚合结晶过程中,总体积的收缩大部分为过程中的放热膨胀所抵消。
因此生成的聚合物能够很好地充满容器内腔,成为聚合容器的形状,而且制件的残余内应力是很小的。
上述这些特点,使得MC尼龙的浇铸成为可能。