尼龙12及其弹性体拉伸过程中的结构与力学性能关系研究

摘要

本文以尼龙12与尼龙12弹性体(聚四氢呋哺-尼龙12多嵌段共聚物)为研究对象，系统的研究了在拉伸过程中结构与力学性能关系。尼龙12在拉伸屈服阶段出现了一个新的过渡相，称为α”相，随着应力的增加，过渡相消失。尼龙12-聚四氢呋喃拉伸时同样出现α”相，然而在聚四氢呋喃含量高的情况下，α”相在室温时能够稳定存在，随着温度和尼龙含量的增加，α”相是一个过渡相，只能在一个温度和应力范围内存在。
　　 首先用广角X射线衍射原位研究尼龙12低于和高于玻璃化转变温度时在拉伸过程中的结构变化，结果表明无论是低于还是高于玻璃化转变温度，在屈服阶段，尼龙由γ相向过渡相α”相转变，随着温度的升高，α”相的寿命缩短。当温度低于玻璃化转变温度时，随着应变增加，过渡相α”相向mesomorphic state转变，而高温时，过渡相α”相向γ’相转变。由于外界做功和热激发作用的竞争与耦合，导致拉伸的终态不同。低于玻璃化转变温度时，外界做功占主导作用，导致过渡相α”相出现以及向mesomorphic state转变；高于玻璃化转变温度时，热激发作用增加，导致α”相向γ’相转变。而过渡相α”相正好出现在塑性形变区，表明了力学性能和结构变化有紧密的关系。
　　 然后用广角X射线衍射原位研究聚四氢呋哺-尼龙12的多嵌段共聚物在拉伸过程中的结构变化。结果表明在尼龙12含量低的嵌段共聚物中，室温下拉伸诱导了α”相的形成，而且在一定程度上α”相可以稳定存在。对拉伸后的样品进行升温试验，结果表明α”相并不是一个热力学稳定相，而是一个动力学稳定相。在回复试验中，当卸去外力时，α”相可以部分转变回初始的γ相。这种可逆性表明熵的贡献可能是导致尼龙12弹性体弹性好的原因之一。当尼龙12含量增加和温度增加时，拉伸诱导的α”相只是过渡相，它只能在一定的温度和应力范围内存在。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

1.1高聚物的多尺度结构

1.2高聚物的结构与力学性能研究

1.3嵌段共聚物的结构与性能研究

1.4尼龙12的常见晶型和不同晶型的相互转化

参考文献

第二章 高聚物结构与性能关系的研究手段

第三章 尼龙12拉伸过程的结构与性能关系

3.1前言

3.2实验

3.3实验结果

3.4讨论

3.5结论

参考文献

第四章 聚四氢呋喃-尼龙12弹性体在拉伸过程中的结构与性能关系

4.1 前言

4.2实验

4.3 结果

4.4讨论

4.5结论

参考文献

第五章 总结与展望

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果