论文摘要
稀土尼龙6是一种吸收光能并储存起来,光激发停止后再把储存的能量以光的形式慢慢释放出来的节能环保发光材料,可用于低度应急照明、指示标识和装饰美化。本论文以原位聚合的方法制备了稀土尼龙6预聚体,采用红外光谱、电位化学滴定、乌式粘度计、扫描电镜、光学显微镜、荧光分析仪对所合成的稀土尼龙6进行结构和性能表征。通过红外光谱分析和电位化学滴定推测荧光粉与PA6基体中的COOH有络合作用。而通过原位聚合制备的稀土尼龙6切片分子量较低,难以达到某些领域的要求,需要通过固相聚合进一步提高其分子量。本文讨论了反应温度、反应时间、荧光粉的加入、切片的萃取、预聚体的分子量以及颗粒大小对固相缩聚的影响。反应温度对固相缩聚影响很大,在相同反应条件下,反应温度越高,分子量越高,但是反应温度太高会引起稀土尼龙6的降解和切片粘结,因此反应温度应控制在适当温度之内。在无定型区的荧光粒子阻碍了末端基官能团的运动并且荧光粒子中的Eu2+与羧基络合,导致稀土尼龙6固相缩聚反应速率变慢。在相同的反应条件下,萃取过的切片比未萃取的切片最终得到的分子量高;高分子量的预聚体比低分子量的预聚体反应速率快;颗粒越小,反应过程中生成的小分子副产物扩散速率就越快,分子量越高。采用差示扫描量热法（DSC）对尼龙6和稀土尼龙6固相缩聚前后的等温结晶过程进行了研究,发现随着荧光粉含量的增加,一方面尼龙6的结晶速率增加,表明荧光粉有较强的异相成核作用,另一方面表观结晶活化能也增加,说明荧光粉的加入会对尼龙6链段运动起阻碍作用;尼龙6和稀土尼龙6固相缩聚后,分子量变大,分子链段的作用力点增多,相邻分子间引力变大,内能变低,分子以较高的链能互相强力作用使得链段排入晶格变得容易,结晶活化能降低,但分子量变大使得分子链段在熔融相中穿过爬行管道到达晶相表面的时间越长,其结晶速率变小。采用差示扫描量热法（DSC）对稀土荧光尼龙固相缩聚前后的样品进行非等温结晶过程和二次熔融行为的研究,发现Ozawa方法在分析非等温结晶时,偏差比较大,而Jeziorny方法虽然也有一定的偏差,但能很好地分析主结晶过程。Mo方法能很好地分析非等温结晶的过程。通过分析可知固相缩聚前的结晶速率比固相缩聚后的结晶速率大。荧光粉对尼龙6有异相成核作用,但是荧光粉的存在对尼龙6分子链段起到阻碍作用,由于荧光粉对尼龙6分子链段运动阻碍作用大于其对尼龙6结晶的成核作用,使得稀土尼龙6的结晶速率比纯的尼龙6低,这与等温结晶的结果不同。在分析二次熔融行为的过程中,在相同的降温速率下,发现纯尼龙6预聚体出现单峰,而稀土尼龙6预聚体出现双峰,低温熔融峰对应着尼龙6γ晶型,高温熔融峰对应着尼龙6α晶型,说明荧光粉的存在促进尼龙6γ晶型的形成。稀土尼龙6和尼龙6熔融后快速冷却,都主要以γ晶型的为主,说明快的降温速率有利于γ晶型的形成。而且稀土尼龙6的结晶度比尼龙6的结晶度大,这进一步说明荧光粉在尼龙6结晶的过程中起到了成核剂的作用。通过对稀土尼龙6切片的萃取实验,分析了萃取水温度、萃取浴比、搅拌等对萃取效果的影响,采用阿贝折光仪测定了可萃取物浓度随萃取时间的变化。在萃取动力学实验的基础上,根据固-液传质理论,进行了萃取动力学模拟,得到了萃取动力学参数C1、C2及平衡线斜率m与萃取水温度的关系式,C1和C2随着萃取温度的升高而增加,而且平衡线斜率m随着萃取温度的增加而呈指数增加,C1、C2及m的值越大,可萃取物的浓度也越大,说明温度对萃取效果的影响很大。