MC尼龙综述
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MC尼龙是单体浇铸尼龙的简称,其产品理化性能优越,产品应用范围广泛,投入产出比大,技术经济效益明显。
MC尼龙也是我国大力提倡发展的五大工程塑料产品之一。
我团从1993年引进技术设备,发展到现在,对产品的改性,制品理化性能的稳定性控制和复杂外形制品的制造,都有了成熟的工艺方案,大大拓展了产品的实际应用范围。
1、MC尼龙的性能MC 尼龙制品是一种高分子有机化合物,其分子量3.5~7万,比一般尼龙(2~3万)高1倍,因此各项物理、机械性能都比一般尼龙高,突出表现在以下几方面。
(1)物理性能。
MC尼龙吸水性比一般尼龙小,为0.9%左右,而一般尼龙为1.9%左右,所以尺寸稳定性好。
(2)机械性能。
MC尼龙硬度比一般热塑性塑料高,布氏硬度为21kg/cm2左右,拉伸强度达900kg/cm2以上,弯曲强度、压缩强度和抗冲击性能都比大部分热塑性塑料高。
MC尼龙的刚性也很突出,拉伸强性模量可达3.6×104kg/cm2,弯曲弹性模量可达4.2×104kg/cm2(室温下)。
摩擦、磨损性能好,在试验机上与铜和包氏合金相比,具有较好的自润滑性能。
干摩擦时,摩擦系数稳定,热性能在4.6kg/cm2载荷下,MC尼龙的热变形温度150℃~190℃,马西耐热在55℃左右,超过了大部分的工程塑料。
2、产品的应用从MC尼龙各项物理特性指标可看出,MC尼龙作为一类特种工程塑料,可以在许多恶劣的工作环境中使用,特别是矿山机械和农业机械。
在农业机械运用方面,我团工程塑料制品厂开发出3大类50多种产品,主要有轴套类、连轴器弹性减震块类和密封环类,主导产品有链式拖拉机台车及各种农业机械上的耐磨轴套。
特别是联合收割机上的各类易损件、联轴器,新疆-2型收割机上用的MT5-C型梅花弹性体,各类水泵联轴器中长寿命的减震块等。
密封环类产品有各种油缸密封环和防尘套,大型水泵密封环等。
在制造过程中,对应用于不同的工作环境下的制品进行改性处理,如轴套类产品,通过改性,增加其自润滑性能和耐磨性能,大力提高使用寿命,为用户节约维修成本和保养时间。
安徽mc尼龙板工作原理
MC尼龙板是一种通过化学反应制造的特殊材料,其工作原理
如下:
1. 原料准备:首先需要准备适量的尼龙原料和加工助剂。
原料通常为聚合物化合物,可以通过合成反应制造。
加工助剂可以是颜料、防火剂、增塑剂等,用于改善尼龙板的性能。
2. 材料处理:尼龙原料与加工助剂在一定条件下进行混合,通常是通过挤出或注塑等加工工艺进行加工。
在挤出或注塑过程中,原料和助剂混合均匀,并加热至一定温度以保持其可塑性。
3. 模具成型:将加工好的尼龙混合物放入模具中,并通过压力或其他外力作用,使其逐渐充填模具的空腔。
在此过程中,原料受到压力和温度的影响,发生化学反应,逐渐固化形成尼龙板的形态。
4. 冷却固化:完成模具成型后,将尼龙板从模具中取出,并进行冷却固化。
在冷却过程中,尼龙板的分子结构会重新排列,形成更加稳定的化学键,并固化成为坚硬的材料。
综上所述,MC尼龙板的工作原理主要是通过原料混合、模具
成型和冷却固化等过程来制造,其中化学反应的发生和分子结构的重新排列是关键步骤,最终实现尼龙板的形成。
Mc尼龙概述MC尼龙既MCPA铸型尼龙,也叫浇注尼龙, 它类似于铜铁浇铸制造那样的工艺,可以直接将原料注入预热的模具内迅速进行聚合反应并凝固成型,制成MCPA铸型尼龙.它是一种新型的工程塑料,该材料是一种强度高.刚性好,密度小,耐磨,减摩,耐油,耐腐蚀,易于加工成型,价格适中的高分子工程塑料,“以塑代钢、性能卓越”,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。
一、MC尼龙的性质:(1)MCPA铸型尼龙是一种高分子聚合物,结晶度高,分子量高达10万---13万,而普通的尼龙6的分子量只有2万左右.因此它具有很高的强度,能够长时间承受负荷;(2)密度小,其值为1.13--1.15,仅是钢的1/7,铜的1/8,合金铝的1/2.5。
由于质轻,作机械零部件可以减少动力,减轻运动惯性,装卸和检修也极为方便。
(3)具有良好的回弹性,制品弯曲面不会发生永久变形,这样能保持强韧度,以抵抗由于反复冲击负荷产生的断裂。
这对于承受高冲击负荷的制件是一种特殊的优良材料。
尤其具有较好的耐蠕变特性,所以能长期能受轴承的重负荷。
(4)耐摩擦,高耐磨是它独有的优良特性,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;在一般中,低转速的情况下,具有特殊的自润滑性能,在无润滑的情况下,依然能正常工作。
不像金属那样,随着使用时间增长,磨损也成比例增加,而尼龙则初时稍有磨损,以后很少磨损。
由于它的摩擦系数小,与金属相比MC尼龙硬度低,不损伤对磨件;这对于做辊筒.轴承.车轮、滑轮、齿轮、涡轮是非常有利的。
(5)模量比金属材料小得多对振动的衰减率比钢要大几十部,有特别的吸振消音功能,用于作齿轮,车轮,滑轮的噪声极小,是降低机械噪声最好的材料。
尼龙齿轮比钢质,铜质齿轮可降低噪声20--25dB,提供了优于金属防止噪音的实用途径;(6)低磨擦系数,提供了其在磨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。
mc浇筑尼龙指标
MC浇铸尼龙是一种具有优异机械性能和热性能的工程塑料,它通过将尼龙单体注入模具内聚合成型来提高尼龙的特性。
以下是MC浇铸尼龙的一些主要指标:
1. 物理机械性能:MC尼龙比普通尼龙具有更好的物理机械性能,包括较高的强度、刚性、韧性和耐磨性。
2. 化学稳定性:MC尼龙具有良好的化学稳定性,吸水率低,尺寸稳定性好。
3. 自熄性:MC尼龙具有自熄性,持续耐热可达100℃,这使得它在高温环境下也能保持稳定的性能。
4. 滑动性能:在高负载下,MC尼龙的滑动性能优异,这对于制造齿轮、轴承等部件非常重要。
5. 连续使用温度:MC尼龙的连续使用温度可达120℃,适用于多种规格和应用场合。
此外,MC尼龙还有不同的改性版本,例如MC901(蓝色)改性尼龙6,它具有更高的韧性和柔性,适合用于齿轮和传动齿轮;PA6+油(绿色)是自润滑尼龙,适用于无法润滑的高负载低速度零件;PA6+二硫化钼(灰黑色)含有二硫化钼粉末,提高了承载能力和耐磨性,广泛用于制造齿轮、轴承等部件。
综上所述,MC浇铸尼龙因其卓越的性能而被广泛应用于机械、造船、汽车等工业部门。
在选择MC尼龙时,需要根据具体的应用要求选择合适的类型和规格。
MC尼龙MC 尼龙MC 尼龙又称浇铸尼龙,它是在常压下,将熔融的原料已内酰胺单体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。
一、MC尼龙应用简介名称特点主要分类应用实例:二、MC尼龙的应用性能## MC尼龙的性质:三、 MC尼龙机械加工及装配参考(零)、## (一)、机械加工(二)、装配一、MC尼龙应用简介名称特点主要分类应用实例:二、MC尼龙的应用性能 ## MC尼龙的性质:三、 MC尼龙机械加工及装配参考(零)、## (一)、机械加工(二)、装配展开编辑本段一、MC尼龙应用简介名称MC 尼龙又称浇铸尼龙:英文名称 Monomer casting nylon ,中文称单体浇铸尼龙。
学名:聚己内酰胺。
它是在常压下,将熔融的原料已内酰胺单体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。
特点其摩擦系数比钢低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。
多年来我公司生产的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、柱肖、活赛阀体、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。
PA性能的主要优点有:1.机械强度高,韧性好,有较高的抗拉、抗压强度。
比拉伸强度高于金属,比压缩强度与金属不相上下,但它的刚性不及金属。
抗拉强度接近于屈服强度,比ABS高一倍多。
对冲击、应力振动的吸收能力强,冲击强度比一般塑料高了许多,并优于缩醛树脂。
2.耐疲劳性能突出,制件经多次反复屈折仍能保持原有机械强度。
常见的自动扶梯扶手、新型的自行车塑料轮圈等周期性疲劳作用极明显的场合经常应用PA。
3.软化点高,耐热(如尼龙46等,高结晶性尼龙的热变形温度高,可在150度下长期使用.PA66经过玻璃纤维增强以后,其热变形温度达到250度以上)。
4.表面光滑,摩擦系数小,耐磨。
作活动机械构件时有自润滑性,噪声低,在摩擦作用不太高时可不加润滑剂使用;如果确实需要用润滑剂以减轻摩擦或帮助散热,则水油、油脂等都可选择。
从而,做为传动部件其使用寿命长.5.耐腐蚀,十分耐碱和大多数盐液,还耐弱酸、机油、汽油,耐芳烃类化合物和一般溶剂,对芳香族化合物呈惰性,但不耐强酸和氧化剂。
能抵御汽油、油、脂肪、酒精、弱碱等的侵蚀和有很好的抗老化能力。
可作润滑油、燃料等的包装材料。
6.有自熄性,无毒,无臭,耐候性好,对生物侵蚀呈惰性,有良好的抗菌、抗霉能力。
7.有优良的电气性能。
电绝缘性好,尼龙的体积电阻很高,耐击穿电压高,在干燥环境下,可作工频绝缘材料,即使在高湿环境下仍具有较好的电绝缘性。
8.制件重量轻、易染色、易成型。
因有较低的熔融粘度,能快速流动。
易于充模,充模后凝固点高,能快速定型,故成型周期短,生产效率高。
PA性能的主要缺点;1.易吸水。
吸水性大,饱和水可以达到3%以上.一定的程度上影响尺寸稳定性和电性能,特别是薄壁件增厚影响较大;吸水亦会大大降低塑料的机械强度。
在选材时,应顾及使用环境及与别的元件的配合精度的影响。
纤维增强可降低树脂吸水率,使其能在高温、高湿下工作。
尼龙与玻璃纤维亲合性十分良好。
常用于制作梳子、牙刷、衣钩、扇骨、网袋绳、水果外包装袋等等。
铸型(TMC)尼龙滑块简介一、铸型尼龙滑块的概念:简称MC尼龙(Monomer casting nylon),在工业领域中应用十分广泛。
它是采用阴离子聚合反应,将加有催化剂的溶融己内酰胺单体,在常压下浇注在各种形状模具中进行反应而形成的铸件制品。
海天MC尼龙的分子量高达7-10万,为一般尼龙6、尼龙66的3倍,所以其综合机械性能远比其他的尼龙材料好得多,是国家计委大力推广的重要节能材料之一。
二、铸型尼龙的特性:MC尼龙综合性能好:强度、刚度和硬度高,抗蠕变、耐磨、耐热老化(适用温度范围在40℃—120℃),机加工性能好等。
三、铸型尼龙的用途:MC尼龙广泛代替机械设备的耐磨部件,代替铜和合金作设备的耐磨易损件。
如轴套、轴瓦、衬套、衬板、齿轮、蜗轮辊铜导轨、活塞环、密封圈、滑块、球碗、叶轮、叶片、凸轮、螺母、阀片、管道、填料函、齿条、皮带轮、泵转子、联轴器棒梢:搅拌机托轮、阀体、阀芯垫圈、绝缘套、导向板、滑轮等等,在铁路方面有动轴箱衬板、动轮弹簧吊销套、档圈、十字头滑靴、摇杆小端小方瓦等,在船舶工业中有轴承、水泵轴承、滑轮滑块、链轮、手柄防电、密封件等等。
由于工艺和工模结构简单,海天TMC尼龙制造成本相对低廉,成为替代铜、不锈钢、铝合金、聚四氟乙烯等的理想材料。
同时,泰安海天橡塑尼龙制品有限公司多年来不断对MC尼龙的改性技术进行研究和开发,极大地拓宽了其应用领域。
以MC尼龙为基材,在反应过程中添加各类改性剂,例如复合油润滑剂、二硫化钼、石墨、玻璃纤维、碳纤维、纳米矿粉等,使之更加耐磨、耐腐蚀、耐老化、自润滑、吸振、吸噪音等特点。
四、我厂目前生产MC尼龙的成型工艺:1)静态浇铸成型:主要产品是MC尼龙板、MC尼龙棒、MC尼龙异型件。
只要在我厂现有模具和烘箱生产能力范围内,生产尺寸基本不受限制。
2)离心浇铸成型:主要产品是;MC尼龙滑轮、MC尼龙管、套类。
离心浇铸成型的优点是制品有很高的强度,与静态的重力的浇铸工艺成型的制品比较,有着无可比拟的优越性。
mc尼龙是什么材料MC尼龙是一种高性能工程塑料,其全称为尼龙改性尼龙树脂(Molybdenum Disulfide-filled Nylon)。
MC尼龙是一种改性尼龙,通过在尼龙树脂中添加二硫化钼(Molybdenum Disulfide)等改性剂,使其具有更优异的性能。
MC尼龙具有出色的机械性能、耐磨性和自润滑性能,因此在工程领域得到了广泛的应用。
首先,MC尼龙具有优异的机械性能。
它的拉伸强度和模量都很高,具有较好的抗拉、抗弯和抗压性能,因此可以用于制造各种机械零部件,如齿轮、轴承、轴套等。
此外,MC尼龙的冲击强度和硬度也很高,能够承受较大的冲击载荷和磨损,保证了零部件的使用寿命和可靠性。
其次,MC尼龙具有出色的耐磨性。
在摩擦和磨损环境下,MC尼龙能够保持较好的耐磨性能,不易产生磨损和疲劳裂纹,因此在摩擦副和磨损部件的制造中得到了广泛的应用。
MC尼龙可以用于制造各种耐磨零部件,如轴承、轴套、齿轮等,能够有效延长零部件的使用寿命,降低维护成本。
此外,MC尼龙具有良好的自润滑性能。
由于在尼龙树脂中添加了二硫化钼等固体润滑剂,MC尼龙具有较低的摩擦系数和良好的自润滑性能,能够减少摩擦损失和能量消耗,提高零部件的工作效率和使用寿命。
因此,MC尼龙在需要良好自润滑性能的摩擦副和滑动部件中得到了广泛的应用。
总之,MC尼龙是一种优异的工程塑料材料,具有出色的机械性能、耐磨性和自润滑性能,适用于各种机械零部件和耐磨零部件的制造。
它的应用范围广泛,包括汽车工业、航空航天工业、机械制造业等领域。
相信随着科学技术的不断进步,MC尼龙在工程领域的应用将会更加广泛,为人类的生产生活带来更多的便利和效益。
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。