復(fù)合羧酸鑭配合物的制備及其對(duì)聚酰胺熱塑性加工性能的影響研究一、引言1.1研究背景與意義聚酰胺（PA）作為五大工程塑料中產(chǎn)量最大、品種最多、用途最廣的熱塑性樹脂，憑借其出色的機(jī)械性能、耐磨性、耐化學(xué)腐蝕性以及良好的加工性能，在汽車、電子、紡織、航空航天等眾多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。例如在汽車制造中，聚酰胺被用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)部件、內(nèi)飾件等，以減輕汽車重量，提高燃油效率；在電子領(lǐng)域，聚酰胺被用于制造電子設(shè)備外殼，為電子元件提供保護(hù)，同時(shí)還能滿足其對(duì)材料機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性的要求。然而，聚酰胺在熱塑性加工過程中也面臨著一些挑戰(zhàn)，如熔體粘度高、流動(dòng)性差，這會(huì)導(dǎo)致加工困難，影響制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率；熱穩(wěn)定性欠佳，在高溫加工時(shí)容易發(fā)生降解，從而降低材料的性能。為了克服聚酰胺在熱塑性加工中遇到的問題，眾多研究者開展了大量工作，其中添加助劑是一種常見且有效的方法。復(fù)合羧酸鑭配合物作為一種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和性能的化合物，近年來在材料領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。鑭系元素因其特殊的電子結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出許多獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)。復(fù)合羧酸鑭配合物不僅具備鑭系元素的特性，還結(jié)合了羧酸配體的優(yōu)點(diǎn)，在催化、光學(xué)、吸附等領(lǐng)域展現(xiàn)出潛在的應(yīng)用價(jià)值。在催化領(lǐng)域，復(fù)合羧酸鑭配合物能夠作為高效的催化劑，加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行；在光學(xué)領(lǐng)域，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其具備特殊的光學(xué)性能，可用于制備發(fā)光材料；在吸附領(lǐng)域，它對(duì)某些特定物質(zhì)具有良好的吸附性能，可用于環(huán)境治理等方面。將復(fù)合羧酸鑭配合物應(yīng)用于聚酰胺熱塑性加工中，有望為解決聚酰胺加工難題提供新的途徑。一方面，復(fù)合羧酸鑭配合物可能憑借其特殊的結(jié)構(gòu)與聚酰胺分子產(chǎn)生相互作用，從而有效降低聚酰胺熔體的粘度，顯著改善其流動(dòng)性，使聚酰胺在加工過程中更容易成型，提高生產(chǎn)效率，減少加工能耗。另一方面，復(fù)合羧酸鑭配合物可能發(fā)揮其獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)，增強(qiáng)聚酰胺的熱穩(wěn)定性，抑制聚酰胺在高溫加工時(shí)的降解反應(yīng)，確保聚酰胺在加工過程中性能的穩(wěn)定性，提高制品的質(zhì)量和性能，拓展聚酰胺的應(yīng)用范圍。目前，關(guān)于復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工中的應(yīng)用研究仍處于探索階段，相關(guān)研究成果相對(duì)較少。深入研究復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工中的應(yīng)用，不僅能夠豐富聚酰胺加工助劑的種類，推動(dòng)聚酰胺加工技術(shù)的發(fā)展，而且對(duì)于提升聚酰胺材料的性能，滿足不同領(lǐng)域?qū)埘０凡牧先找嬖鲩L(zhǎng)的需求具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1復(fù)合羧酸鑭配合物制備方法研究進(jìn)展復(fù)合羧酸鑭配合物的制備方法一直是相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了大量的探索與研究，開發(fā)出了多種制備工藝。沉淀法是較為常用的制備方法之一。在國(guó)內(nèi)，有研究人員以可溶性鑭鹽（如硝酸鑭）和羧酸（如硬脂酸、油酸等）為原料，在適當(dāng)?shù)娜軇ㄈ缢?、乙醇等）中進(jìn)行反應(yīng)。首先將硝酸鑭溶解在水中形成溶液，然后將硬脂酸溶解在乙醇中，在攪拌條件下將兩者混合，再加入適量的堿（如氫氧化鈉）調(diào)節(jié)pH值，使羧酸根離子與鑭離子結(jié)合形成沉淀。通過控制反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物濃度以及pH值等條件，能夠有效影響沉淀的生成速率、顆粒大小和晶體結(jié)構(gòu)。如在一定溫度范圍內(nèi)，升高溫度可加快反應(yīng)速率，但過高的溫度可能導(dǎo)致沉淀團(tuán)聚?？刂坪线m的pH值能確保羧酸根離子充分與鑭離子結(jié)合，提高配合物的產(chǎn)率和純度。該方法具有操作簡(jiǎn)單、成本較低的優(yōu)點(diǎn)，適合大規(guī)模制備；然而，其缺點(diǎn)也較為明顯，所制備的配合物顆粒大小分布不均勻，純度相對(duì)較低，可能會(huì)含有一些雜質(zhì)離子，影響配合物的性能。溶劑熱法也是一種重要的制備手段。國(guó)外有研究團(tuán)隊(duì)利用溶劑熱技術(shù)，將鑭鹽（如氯化鑭）、羧酸配體（如對(duì)苯二甲酸、均苯三甲酸等）和有機(jī)溶劑（如N,N-二甲基甲酰胺、乙腈等）置于高壓反應(yīng)釜中。在高溫高壓的條件下，溶劑的性質(zhì)發(fā)生改變，反應(yīng)物的溶解度和反應(yīng)活性增加，從而促進(jìn)鑭離子與羧酸配體之間的配位反應(yīng)，形成結(jié)構(gòu)新穎的復(fù)合羧酸鑭配合物。通過調(diào)整反應(yīng)溫度、時(shí)間、溶劑種類以及反應(yīng)物比例等參數(shù)，可以精確控制配合物的晶體結(jié)構(gòu)和形貌。例如，改變反應(yīng)溫度可以調(diào)控配合物的結(jié)晶程度和晶體生長(zhǎng)方向；調(diào)整反應(yīng)物比例能夠改變配合物中配體與金屬離子的配位比，進(jìn)而影響配合物的性能。該方法的優(yōu)勢(shì)在于可以制備出具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的配合物，如具有規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)的配合物，在吸附、催化等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值；但其不足之處在于反應(yīng)設(shè)備昂貴，反應(yīng)條件苛刻，制備過程復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。此外，溶膠-凝膠法也在復(fù)合羧酸鑭配合物的制備中得到應(yīng)用。國(guó)內(nèi)有研究采用溶膠-凝膠法，以有機(jī)鑭化合物（如乙酰丙酮鑭）和羧酸為原料，在催化劑和溶劑的作用下，通過水解和縮聚反應(yīng)形成溶膠，再經(jīng)過陳化、干燥等過程得到凝膠，最后經(jīng)過熱處理得到復(fù)合羧酸鑭配合物。在該過程中，催化劑的種類和用量、溶劑的選擇、水解和縮聚反應(yīng)的條件等都會(huì)對(duì)配合物的形成和性能產(chǎn)生影響。例如，選擇合適的催化劑可以加快水解和縮聚反應(yīng)的速率，控制溶膠的形成時(shí)間和質(zhì)量；不同的溶劑對(duì)反應(yīng)物的溶解性和反應(yīng)活性不同，進(jìn)而影響配合物的結(jié)構(gòu)和性能。溶膠-凝膠法制備的配合物具有純度高、顆粒均勻、化學(xué)組成可控等優(yōu)點(diǎn)；但該方法也存在制備周期長(zhǎng)、成本較高、有機(jī)溶劑易揮發(fā)造成環(huán)境污染等問題。1.2.2復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工中應(yīng)用研究進(jìn)展在聚酰胺熱塑性加工領(lǐng)域，復(fù)合羧酸鑭配合物的應(yīng)用研究逐漸受到關(guān)注，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在這方面取得了一些有價(jià)值的研究成果。國(guó)外研究發(fā)現(xiàn)，在聚酰胺6的加工過程中添加適量的復(fù)合羧酸鑭配合物，能夠顯著改善聚酰胺6的熔體流動(dòng)性。通過流變學(xué)測(cè)試表明，添加復(fù)合羧酸鑭配合物后，聚酰胺6熔體的粘度明顯降低，在相同的加工溫度和剪切速率下，其流動(dòng)性得到顯著提高，這使得聚酰胺6在注塑、擠出等加工過程中更容易成型，能夠有效提高生產(chǎn)效率，降低加工能耗。例如，在注塑成型過程中，熔體流動(dòng)性的改善可以使聚酰胺6更快速地填充模具型腔，減少成型周期，同時(shí)還能降低制品的殘余應(yīng)力，提高制品的尺寸精度和表面質(zhì)量。此外，研究還發(fā)現(xiàn)復(fù)合羧酸鑭配合物對(duì)聚酰胺6的熱穩(wěn)定性有一定的增強(qiáng)作用，能夠抑制聚酰胺6在高溫加工過程中的熱降解，延長(zhǎng)其熱穩(wěn)定時(shí)間，提高材料的加工性能和制品的使用壽命。在熱重分析測(cè)試中，添加復(fù)合羧酸鑭配合物的聚酰胺6樣品在熱分解過程中，起始分解溫度有所提高，熱分解速率減緩，表明其熱穩(wěn)定性得到了提升。國(guó)內(nèi)也有相關(guān)研究針對(duì)聚酰胺1010展開，將復(fù)合羧酸鑭配合物與聚酰胺1010共混后進(jìn)行加工。結(jié)果表明，復(fù)合羧酸鑭配合物與聚酰胺1010具有良好的相容性，能夠均勻分散在聚酰胺1010基體中。通過力學(xué)性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，適量添加復(fù)合羧酸鑭配合物可以在一定程度上提高聚酰胺1010的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，改善其力學(xué)性能。這是因?yàn)閺?fù)合羧酸鑭配合物與聚酰胺1010分子之間可能存在某種相互作用，如氫鍵作用或化學(xué)鍵合作用，從而增強(qiáng)了分子間的結(jié)合力，提高了材料的力學(xué)性能。同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)復(fù)合羧酸鑭配合物能夠影響聚酰胺1010的結(jié)晶行為，改變其結(jié)晶形態(tài)和結(jié)晶度。通過差示掃描量熱分析和X射線衍射分析發(fā)現(xiàn)，添加復(fù)合羧酸鑭配合物后，聚酰胺1010的結(jié)晶溫度和結(jié)晶度發(fā)生了變化，結(jié)晶形態(tài)更加規(guī)整，這對(duì)聚酰胺1010材料的性能產(chǎn)生了重要影響，使其在實(shí)際應(yīng)用中具有更好的性能表現(xiàn)。1.2.3當(dāng)前研究的不足盡管目前在復(fù)合羧酸鑭配合物的制備及其在聚酰胺熱塑性加工中的應(yīng)用研究方面取得了一定進(jìn)展，但仍然存在一些不足之處。在制備方法方面，現(xiàn)有的各種制備方法雖然都有各自的優(yōu)點(diǎn)，但也都存在一些亟待解決的問題。沉淀法制備的復(fù)合羧酸鑭配合物顆粒均勻性和純度難以滿足一些高端應(yīng)用領(lǐng)域的要求；溶劑熱法設(shè)備昂貴、工藝復(fù)雜，大規(guī)模生產(chǎn)存在困難；溶膠-凝膠法制備周期長(zhǎng)、成本高，不利于工業(yè)化推廣。此外，對(duì)于制備過程中反應(yīng)機(jī)理的研究還不夠深入，缺乏系統(tǒng)的理論指導(dǎo)，這使得在優(yōu)化制備工藝和開發(fā)新的制備方法時(shí)存在一定的盲目性。在應(yīng)用研究方面，目前對(duì)復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工中的作用機(jī)制研究還不夠全面和深入。雖然已經(jīng)觀察到復(fù)合羧酸鑭配合物能夠改善聚酰胺的熔體流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能等，但對(duì)于其具體的作用方式和微觀作用機(jī)理還不完全清楚。例如，復(fù)合羧酸鑭配合物與聚酰胺分子之間的相互作用本質(zhì)是什么，是物理吸附還是化學(xué)結(jié)合，這種相互作用如何影響聚酰胺的分子鏈運(yùn)動(dòng)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)等問題，都需要進(jìn)一步深入研究。此外，目前的研究主要集中在少數(shù)幾種聚酰胺品種上，對(duì)于其他類型聚酰胺以及不同結(jié)構(gòu)復(fù)合羧酸鑭配合物的應(yīng)用研究還相對(duì)較少，缺乏對(duì)不同體系的系統(tǒng)性研究，這限制了復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展。1.3研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)1.3.1研究?jī)?nèi)容本研究將圍繞復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工中的應(yīng)用展開，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：復(fù)合羧酸鑭配合物的制備：以硝酸鑭、氯化鑭等鑭鹽和硬脂酸、油酸、對(duì)苯二甲酸、均苯三甲酸等羧酸為原料，探索沉淀法、溶劑熱法、溶膠-凝膠法等不同制備方法，深入研究反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物濃度、pH值、溶劑種類以及反應(yīng)物比例等因素對(duì)復(fù)合羧酸鑭配合物產(chǎn)率、結(jié)構(gòu)和性能的影響。通過優(yōu)化制備工藝，旨在獲得高純度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且性能優(yōu)良的復(fù)合羧酸鑭配合物，為后續(xù)研究提供優(yōu)質(zhì)的材料基礎(chǔ)。例如，在沉淀法制備過程中，精確控制反應(yīng)溫度在50-60℃，反應(yīng)時(shí)間為3-4小時(shí)，反應(yīng)物濃度為0.1-0.2mol/L，pH值為8-9，以期望得到顆粒均勻、純度較高的復(fù)合羧酸鑭配合物。復(fù)合羧酸鑭配合物的結(jié)構(gòu)表征：運(yùn)用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、熱重分析（TGA）等多種現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)，對(duì)制備得到的復(fù)合羧酸鑭配合物的結(jié)構(gòu)、形貌、熱穩(wěn)定性等進(jìn)行全面表征。通過FT-IR分析，確定配合物中羧酸配體與鑭離子之間的配位方式；利用XRD分析，研究配合物的晶體結(jié)構(gòu)和晶型；借助SEM觀察配合物的微觀形貌和顆粒大?。煌ㄟ^TGA分析，了解配合物的熱分解行為和熱穩(wěn)定性。這些表征結(jié)果將為深入理解復(fù)合羧酸鑭配合物的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系提供重要依據(jù)。復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工中的應(yīng)用效果研究：將制備的復(fù)合羧酸鑭配合物添加到聚酰胺6、聚酰胺1010等不同類型的聚酰胺中，采用熔融共混的方法制備聚酰胺/復(fù)合羧酸鑭配合物復(fù)合材料。通過流變學(xué)測(cè)試，研究復(fù)合羧酸鑭配合物對(duì)聚酰胺熔體流動(dòng)性的影響，測(cè)定不同溫度和剪切速率下復(fù)合材料的熔體粘度，分析復(fù)合羧酸鑭配合物的添加量與熔體流動(dòng)性之間的關(guān)系。利用熱重分析和差示掃描量熱分析，研究復(fù)合羧酸鑭配合物對(duì)聚酰胺熱穩(wěn)定性和結(jié)晶行為的影響，確定復(fù)合材料的起始分解溫度、熱分解速率、結(jié)晶溫度、結(jié)晶度等參數(shù)。通過力學(xué)性能測(cè)試，如拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等測(cè)試，評(píng)估復(fù)合羧酸鑭配合物對(duì)聚酰胺力學(xué)性能的改善效果，分析復(fù)合羧酸鑭配合物的添加量與聚酰胺力學(xué)性能之間的關(guān)系。復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工中的作用機(jī)理研究：綜合運(yùn)用紅外光譜、核磁共振、分子動(dòng)力學(xué)模擬等手段，深入探究復(fù)合羧酸鑭配合物與聚酰胺分子之間的相互作用方式和作用機(jī)理。通過紅外光譜和核磁共振分析，研究復(fù)合羧酸鑭配合物與聚酰胺分子之間是否形成氫鍵、化學(xué)鍵等相互作用；利用分子動(dòng)力學(xué)模擬，從分子層面上研究復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺基體中的分散狀態(tài)以及對(duì)聚酰胺分子鏈運(yùn)動(dòng)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的影響。在此基礎(chǔ)上，建立復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工中的作用模型，揭示其改善聚酰胺加工性能和材料性能的本質(zhì)原因。1.3.2創(chuàng)新點(diǎn)本研究的創(chuàng)新之處主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：制備方法創(chuàng)新：針對(duì)現(xiàn)有復(fù)合羧酸鑭配合物制備方法存在的問題，嘗試將多種制備方法進(jìn)行組合優(yōu)化，探索新的制備工藝。例如，將沉淀法與溶劑熱法相結(jié)合，先通過沉淀法得到前驅(qū)體，再利用溶劑熱法對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行處理，以期克服單一方法的不足，制備出具有更好性能的復(fù)合羧酸鑭配合物。同時(shí)，在制備過程中引入新的添加劑或模板劑，調(diào)控配合物的成核和生長(zhǎng)過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)配合物結(jié)構(gòu)和性能的精準(zhǔn)控制，為復(fù)合羧酸鑭配合物的制備提供新的思路和方法。應(yīng)用體系拓展：目前復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工中的應(yīng)用研究主要集中在少數(shù)幾種常見聚酰胺品種上，本研究將拓展到更多類型的聚酰胺，如聚酰胺46、聚酰胺6T、聚酰胺9T等。研究不同結(jié)構(gòu)聚酰胺與復(fù)合羧酸鑭配合物之間的相互作用和協(xié)同效應(yīng)，為不同類型聚酰胺的熱塑性加工提供更具針對(duì)性的解決方案，豐富復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺領(lǐng)域的應(yīng)用體系。作用機(jī)理深入研究：以往對(duì)復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工中的作用機(jī)理研究不夠全面和深入，本研究將綜合運(yùn)用多種先進(jìn)的分析測(cè)試技術(shù)和理論計(jì)算方法，從宏觀性能到微觀結(jié)構(gòu)，從實(shí)驗(yàn)研究到理論模擬，全面深入地探究其作用機(jī)理。不僅研究復(fù)合羧酸鑭配合物與聚酰胺分子之間的物理相互作用，還深入探討可能存在的化學(xué)相互作用，明確其在改善聚酰胺熔體流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能等方面的具體作用機(jī)制，為復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工中的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。二、復(fù)合羧酸鑭配合物的制備方法2.1實(shí)驗(yàn)原料與儀器本實(shí)驗(yàn)所需的原料包括硝酸鑭（La(NO_3)_3\cdot6H_2O）、氯化鑭（LaCl_3）等鑭鹽，均為分析純，購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。這些鑭鹽在實(shí)驗(yàn)中作為中心金屬離子的來源，其純度和穩(wěn)定性對(duì)復(fù)合羧酸鑭配合物的制備至關(guān)重要。硝酸鑭易溶于水，在水溶液中能夠穩(wěn)定地提供鑭離子，為后續(xù)與羧酸配體的配位反應(yīng)創(chuàng)造條件；氯化鑭同樣能在合適的溶劑中解離出鑭離子，參與配合物的形成。硬脂酸（C_{17}H_{35}COOH）、油酸（C_{18}H_{34}O_2）、對(duì)苯二甲酸（C_8H_6O_4）、均苯三甲酸（C_9H_6O_6）等羧酸作為配體，也為分析純，分別從阿拉丁試劑有限公司和麥克林生化科技有限公司購(gòu)入。硬脂酸和油酸是常見的脂肪酸，具有較長(zhǎng)的碳鏈結(jié)構(gòu)，這使得它們?cè)谂c鑭離子配位后，可能賦予復(fù)合羧酸鑭配合物一些特殊的物理性質(zhì)，如良好的潤(rùn)滑性和一定的熱穩(wěn)定性；對(duì)苯二甲酸和均苯三甲酸含有多個(gè)羧基，能夠與鑭離子形成更為復(fù)雜和穩(wěn)定的配位結(jié)構(gòu)，從而影響配合物的性能。實(shí)驗(yàn)用到的其他試劑還有無水乙醇（C_2H_5OH）、N,N-二甲基甲酰胺（C_3H_7NO，DMF）、乙腈（C_2H_3N）、氫氧化鈉（NaOH）、鹽酸（HCl）等，均為分析純。無水乙醇在實(shí)驗(yàn)中常作為溶劑，用于溶解部分原料，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行；DMF和乙腈是常用的有機(jī)溶劑，在溶劑熱法制備復(fù)合羧酸鑭配合物時(shí)，它們能夠提供特殊的反應(yīng)環(huán)境，影響配合物的結(jié)晶和生長(zhǎng)過程；氫氧化鈉和鹽酸則用于調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值，控制反應(yīng)的進(jìn)行方向和程度。例如，在沉淀法制備過程中，通過加入氫氧化鈉溶液可以使羧酸配體更好地與鑭離子結(jié)合形成沉淀；而在某些情況下，加入鹽酸可以調(diào)節(jié)溶液的酸度，避免雜質(zhì)的產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)儀器主要有電子天平（精度為0.0001g，梅特勒-托利多儀器有限公司），用于精確稱量各種原料的質(zhì)量，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。在稱取硝酸鑭、羧酸等原料時(shí)，電子天平能夠準(zhǔn)確測(cè)量其質(zhì)量，誤差控制在極小范圍內(nèi)，為后續(xù)的化學(xué)反應(yīng)提供精確的原料配比。三口燒瓶（250mL、500mL）、恒壓滴液漏斗、球形冷凝管、磁力攪拌器、油浴鍋等組成的反應(yīng)裝置，用于進(jìn)行各種化學(xué)反應(yīng)。三口燒瓶為反應(yīng)提供了合適的反應(yīng)空間，能夠同時(shí)進(jìn)行多種操作，如加入原料、滴加試劑、攪拌反應(yīng)等；恒壓滴液漏斗用于精確控制試劑的滴加速度，保證反應(yīng)的平穩(wěn)進(jìn)行；球形冷凝管則在反應(yīng)過程中起到冷凝回流的作用，防止反應(yīng)物和溶劑的揮發(fā)，提高反應(yīng)的產(chǎn)率；磁力攪拌器通過攪拌使反應(yīng)物充分混合，加快反應(yīng)速率；油浴鍋用于提供穩(wěn)定的加熱環(huán)境，精確控制反應(yīng)溫度，確保反應(yīng)在設(shè)定的溫度條件下進(jìn)行。真空干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司），用于對(duì)制備得到的復(fù)合羧酸鑭配合物進(jìn)行干燥處理，去除其中的水分和溶劑，得到純凈的產(chǎn)物。在干燥過程中，真空干燥箱能夠在較低的溫度下將水分和溶劑蒸發(fā)掉，避免高溫對(duì)配合物結(jié)構(gòu)和性能的影響。傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR，ThermoFisherScientific公司），用于分析復(fù)合羧酸鑭配合物中化學(xué)鍵的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)信息，從而確定配合物中羧酸配體與鑭離子之間的配位方式。通過FT-IR光譜分析，可以觀察到配合物中羧基的特征吸收峰的位移和變化，以此推斷羧基與鑭離子的配位情況。X射線衍射儀（XRD，布魯克AXS有限公司），用于測(cè)定復(fù)合羧酸鑭配合物的晶體結(jié)構(gòu)和晶型。XRD分析能夠提供配合物的晶體結(jié)構(gòu)信息，如晶格參數(shù)、晶面間距等，幫助我們了解配合物的晶體結(jié)構(gòu)特征，為研究其性能提供基礎(chǔ)。掃描電子顯微鏡（SEM，日本電子株式會(huì)社），用于觀察復(fù)合羧酸鑭配合物的微觀形貌和顆粒大小。通過SEM圖像，可以直觀地看到配合物的顆粒形狀、大小分布以及團(tuán)聚情況，對(duì)配合物的微觀結(jié)構(gòu)有更深入的了解。熱重分析儀（TGA，耐馳儀器制造有限公司），用于研究復(fù)合羧酸鑭配合物的熱分解行為和熱穩(wěn)定性。TGA分析能夠記錄配合物在加熱過程中的質(zhì)量變化，從而確定其熱分解溫度、分解過程以及熱穩(wěn)定性，為評(píng)估配合物在實(shí)際應(yīng)用中的熱性能提供依據(jù)。2.2制備工藝的選擇與優(yōu)化2.2.1傳統(tǒng)制備方法分析傳統(tǒng)的復(fù)合羧酸鑭配合物制備方法主要有沉淀法、溶劑熱法和溶膠-凝膠法，這些方法各有其特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中也面臨著不同的問題。沉淀法是較為常用的傳統(tǒng)制備方法。其原理是在一定的反應(yīng)體系中，使可溶性鑭鹽與羧酸在適當(dāng)?shù)臈l件下發(fā)生反應(yīng)，通過控制反應(yīng)條件，使羧酸根離子與鑭離子結(jié)合形成沉淀，從而得到復(fù)合羧酸鑭配合物。例如，在以硝酸鑭和硬脂酸為原料的沉淀法制備過程中，將硝酸鑭溶解于水中，硬脂酸溶解于乙醇中，在攪拌條件下將兩者混合，然后加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值，使得硬脂酸根離子與鑭離子結(jié)合生成硬脂酸鑭沉淀。沉淀法的操作相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的設(shè)備，成本較低，適合大規(guī)模制備。然而，該方法存在明顯的缺陷。一方面，由于沉淀過程難以精確控制，所制備的復(fù)合羧酸鑭配合物顆粒大小分布不均勻，這會(huì)導(dǎo)致在應(yīng)用過程中性能的不一致性。例如，在聚酰胺熱塑性加工中，顆粒大小不均勻的配合物可能會(huì)在聚酰胺基體中分散不均勻，從而影響聚酰胺材料的性能穩(wěn)定性。另一方面，沉淀法制備的配合物純度相對(duì)較低，可能會(huì)含有一些雜質(zhì)離子，如在反應(yīng)過程中引入的鈉離子等，這些雜質(zhì)離子可能會(huì)對(duì)配合物的性能產(chǎn)生負(fù)面影響，降低其在聚酰胺熱塑性加工中的效果。溶劑熱法是在高溫高壓的密閉體系中，以有機(jī)溶劑為反應(yīng)介質(zhì)，使反應(yīng)物在溶劑的特殊性質(zhì)下進(jìn)行反應(yīng)，從而制備復(fù)合羧酸鑭配合物。例如，以氯化鑭和對(duì)苯二甲酸為原料，在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶劑中，于高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)。在高溫高壓條件下，DMF的介電常數(shù)、粘度等性質(zhì)發(fā)生改變，反應(yīng)物的溶解度和反應(yīng)活性增加，促進(jìn)了鑭離子與對(duì)苯二甲酸配體之間的配位反應(yīng)，形成具有特定結(jié)構(gòu)的復(fù)合羧酸鑭配合物。溶劑熱法的優(yōu)勢(shì)在于可以制備出具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的配合物，如具有規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)的配合物，這種結(jié)構(gòu)使其在吸附、催化等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。然而，該方法也存在諸多限制。首先，反應(yīng)需要使用高壓反應(yīng)釜等昂貴的設(shè)備，增加了生產(chǎn)成本；其次，反應(yīng)條件苛刻，需要精確控制溫度、壓力等參數(shù)，操作難度較大；此外，制備過程復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，這限制了其在實(shí)際應(yīng)用中的推廣。溶膠-凝膠法是通過金屬醇鹽或無機(jī)鹽的水解和縮聚反應(yīng)，形成溶膠，再經(jīng)過陳化、干燥等過程得到凝膠，最后經(jīng)過熱處理得到復(fù)合羧酸鑭配合物。以乙酰丙酮鑭和羧酸為原料，在催化劑和溶劑的作用下，乙酰丙酮鑭發(fā)生水解和縮聚反應(yīng)，形成溶膠。經(jīng)過一段時(shí)間的陳化，溶膠逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，再將凝膠在一定溫度下干燥、熱處理，即可得到復(fù)合羧酸鑭配合物。溶膠-凝膠法制備的配合物具有純度高、顆粒均勻、化學(xué)組成可控等優(yōu)點(diǎn)。但是，該方法也存在一些缺點(diǎn)。制備周期長(zhǎng)，從原料反應(yīng)到最終得到產(chǎn)物需要較長(zhǎng)的時(shí)間，這會(huì)影響生產(chǎn)效率；成本較高，不僅原料成本相對(duì)較高，而且制備過程中需要使用大量的有機(jī)溶劑和催化劑；有機(jī)溶劑易揮發(fā)造成環(huán)境污染，在制備過程中，大量的有機(jī)溶劑揮發(fā)到空氣中，對(duì)環(huán)境造成一定的污染，不符合綠色化學(xué)的理念。2.2.2新工藝的探索與確定為了克服傳統(tǒng)制備方法的不足，本研究積極探索新的制備工藝。在前期研究中，發(fā)現(xiàn)單一的制備方法很難同時(shí)滿足復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工中對(duì)高純度、良好分散性以及適宜結(jié)構(gòu)的要求。因此，嘗試將多種制備方法進(jìn)行組合優(yōu)化。首先考慮將沉淀法與溶劑熱法相結(jié)合。先采用沉淀法制備復(fù)合羧酸鑭配合物的前驅(qū)體。以硝酸鑭和油酸為原料，按照一定的比例將硝酸鑭溶解在水中，油酸溶解在乙醇中，在攪拌條件下將兩者混合，然后緩慢滴加氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH值至合適范圍，使油酸根離子與鑭離子結(jié)合形成油酸鑭沉淀，經(jīng)過過濾、洗滌等操作得到油酸鑭前驅(qū)體。將得到的前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，加入適量的有機(jī)溶劑（如DMF），進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)。在一定的溫度和壓力條件下，前驅(qū)體在有機(jī)溶劑中進(jìn)一步反應(yīng)、結(jié)晶，形成結(jié)構(gòu)更加規(guī)整、性能更優(yōu)的復(fù)合羧酸鑭配合物。通過這種方法，既利用了沉淀法操作簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，又借助溶劑熱法改善了配合物的結(jié)構(gòu)和性能。在探索新工藝的過程中，還嘗試引入新的添加劑或模板劑來調(diào)控配合物的成核和生長(zhǎng)過程。以均苯三甲酸和氯化鑭為原料，在制備過程中加入適量的表面活性劑作為添加劑。表面活性劑分子在反應(yīng)體系中能夠吸附在配合物的成核位點(diǎn)上，抑制成核速率，從而使配合物能夠更加均勻地生長(zhǎng)，得到顆粒大小分布更窄的復(fù)合羧酸鑭配合物。在使用模板劑的實(shí)驗(yàn)中，選擇具有特定結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子作為模板劑，如環(huán)糊精。環(huán)糊精具有獨(dú)特的空腔結(jié)構(gòu)，在反應(yīng)過程中，它可以作為模板，引導(dǎo)鑭離子和均苯三甲酸配體在其周圍進(jìn)行配位反應(yīng)，形成具有特定結(jié)構(gòu)的復(fù)合羧酸鑭配合物，實(shí)現(xiàn)對(duì)配合物結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)控制。為了確定最佳的制備工藝，對(duì)不同工藝條件下制備的復(fù)合羧酸鑭配合物進(jìn)行了全面的性能對(duì)比。通過傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析配合物中羧酸配體與鑭離子的配位情況，利用X射線衍射（XRD）研究配合物的晶體結(jié)構(gòu)，借助掃描電子顯微鏡（SEM）觀察配合物的微觀形貌和顆粒大小，采用熱重分析（TGA）測(cè)試配合物的熱穩(wěn)定性。經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)和分析，發(fā)現(xiàn)將沉淀法與溶劑熱法相結(jié)合，并在沉淀過程中加入適量的表面活性劑作為添加劑的工藝，制備出的復(fù)合羧酸鑭配合物具有較好的綜合性能。該配合物顆粒均勻，純度較高，晶體結(jié)構(gòu)規(guī)整，熱穩(wěn)定性良好，能夠滿足在聚酰胺熱塑性加工中的應(yīng)用需求，因此確定該工藝為最佳制備工藝。2.2.3工藝參數(shù)對(duì)產(chǎn)物的影響在確定了最佳制備工藝后，深入研究了反應(yīng)溫度、時(shí)間、原料配比等工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合羧酸鑭配合物產(chǎn)率、純度等性能的影響。反應(yīng)溫度是一個(gè)關(guān)鍵的工藝參數(shù)。在沉淀法制備前驅(qū)體的過程中，溫度對(duì)反應(yīng)速率和沉淀的形成有顯著影響。當(dāng)溫度較低時(shí)，反應(yīng)速率較慢，羧酸根離子與鑭離子結(jié)合的速度慢，導(dǎo)致反應(yīng)不完全，產(chǎn)率較低。例如，在以硝酸鑭和硬脂酸為原料制備前驅(qū)體時(shí)，若反應(yīng)溫度為30℃，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，產(chǎn)率僅為50%左右。隨著溫度的升高，反應(yīng)速率加快，產(chǎn)率逐漸提高。當(dāng)溫度升高到50℃時(shí)，產(chǎn)率可提高到70%左右。然而，溫度過高也會(huì)帶來一些問題。過高的溫度可能導(dǎo)致沉淀團(tuán)聚，使顆粒大小不均勻，影響配合物的質(zhì)量。在溶劑熱反應(yīng)階段，溫度對(duì)配合物的晶體結(jié)構(gòu)和性能有重要影響。以油酸鑭前驅(qū)體進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)為例，當(dāng)反應(yīng)溫度為120℃時(shí)，得到的配合物晶體結(jié)構(gòu)較為規(guī)整，具有較好的熱穩(wěn)定性；而當(dāng)溫度升高到150℃時(shí)，配合物的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，熱穩(wěn)定性有所下降，可能是由于過高的溫度導(dǎo)致配合物結(jié)構(gòu)中的某些化學(xué)鍵發(fā)生斷裂或重排。反應(yīng)時(shí)間同樣對(duì)產(chǎn)物性能有重要影響。在沉淀法制備前驅(qū)體時(shí)，反應(yīng)時(shí)間過短，反應(yīng)不充分，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)率降低和純度下降。如反應(yīng)時(shí)間僅為1小時(shí)，前驅(qū)體的產(chǎn)率可能只有40%，且其中可能含有未反應(yīng)的原料，純度較低。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，反應(yīng)逐漸趨于完全，產(chǎn)率和純度都會(huì)提高。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至3小時(shí)時(shí)，前驅(qū)體的產(chǎn)率可達(dá)到75%，純度也有明顯提升。在溶劑熱反應(yīng)階段，反應(yīng)時(shí)間也會(huì)影響配合物的性能。如果反應(yīng)時(shí)間過短，配合物的結(jié)晶不完全，晶體結(jié)構(gòu)不完善，會(huì)影響其性能。以鄰苯二甲酸鑭配合物的溶劑熱制備為例，反應(yīng)時(shí)間為10小時(shí)時(shí)，配合物的結(jié)晶度較低，在聚酰胺熱塑性加工中對(duì)聚酰胺的性能改善效果不明顯；而當(dāng)反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至24小時(shí)時(shí)，配合物結(jié)晶完全，能夠有效改善聚酰胺的熔體流動(dòng)性和熱穩(wěn)定性。原料配比是影響復(fù)合羧酸鑭配合物性能的另一個(gè)重要因素。在制備過程中，鑭鹽與羧酸的物質(zhì)的量比例會(huì)影響配合物的結(jié)構(gòu)和性能。當(dāng)鑭鹽與羧酸的物質(zhì)的量比為1:2時(shí)，形成的配合物中可能存在未配位的羧酸配體，導(dǎo)致配合物的穩(wěn)定性較差。在聚酰胺熱塑性加工中，這種配合物可能會(huì)與聚酰胺分子發(fā)生不必要的相互作用，影響聚酰胺材料的性能。當(dāng)物質(zhì)的量比調(diào)整為1:3時(shí)，配合物的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，在聚酰胺基體中的分散性更好，能夠更有效地改善聚酰胺的加工性能和力學(xué)性能。不同羧酸配體之間的比例也會(huì)對(duì)配合物性能產(chǎn)生影響。在使用多種羧酸配體制備復(fù)合羧酸鑭配合物時(shí)，如同時(shí)使用硬脂酸和油酸，當(dāng)硬脂酸與油酸的物質(zhì)的量比為1:1時(shí)，配合物對(duì)聚酰胺熔體流動(dòng)性的改善效果最佳；而當(dāng)比例調(diào)整為2:1時(shí)，配合物對(duì)聚酰胺熱穩(wěn)定性的提升更為顯著。2.3制備過程中的關(guān)鍵控制點(diǎn)在復(fù)合羧酸鑭配合物的制備過程中，存在多個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)，這些控制點(diǎn)對(duì)產(chǎn)物的質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響，需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制。反應(yīng)體系的pH值是一個(gè)關(guān)鍵因素。羧酸配體對(duì)pH值特別敏感，在不同的pH值下，羧基的去質(zhì)子程度不同，這會(huì)導(dǎo)致羧酸配體展現(xiàn)出多種多樣的配位模式，進(jìn)而影響復(fù)合羧酸鑭配合物的結(jié)構(gòu)和性能。在以硝酸鑭和硬脂酸為原料制備復(fù)合羧酸鑭配合物時(shí)，若pH值過低，羧基的去質(zhì)子程度不足，羧酸根離子與鑭離子的配位反應(yīng)不完全，會(huì)導(dǎo)致配合物產(chǎn)率降低，且配合物中可能存在未配位的羧酸，影響其穩(wěn)定性和性能；若pH值過高，可能會(huì)引入過多的雜質(zhì)離子，如在使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值時(shí)，過量的鈉離子可能會(huì)殘留在配合物中，影響配合物的純度和性能。因此，需要精確控制反應(yīng)體系的pH值。在實(shí)際操作中，可使用pH計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)體系的pH值，并通過緩慢滴加酸或堿溶液來調(diào)節(jié)pH值至合適范圍。一般來說，對(duì)于常見的復(fù)合羧酸鑭配合物制備體系，將pH值控制在7-9范圍內(nèi)較為適宜，此時(shí)羧酸根離子能夠與鑭離子充分配位，形成穩(wěn)定的配合物結(jié)構(gòu)，同時(shí)可避免雜質(zhì)離子的引入，保證配合物的質(zhì)量。反應(yīng)的攪拌速度也不容忽視。在反應(yīng)過程中，攪拌能夠使反應(yīng)物充分混合，加快反應(yīng)速率，確保反應(yīng)的均勻性。當(dāng)攪拌速度過慢時(shí)，反應(yīng)物混合不均勻，會(huì)導(dǎo)致局部反應(yīng)濃度不一致，可能會(huì)使配合物的生成速率不同步，從而影響配合物的顆粒均勻性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在沉淀法制備復(fù)合羧酸鑭配合物時(shí)，攪拌速度過慢可能會(huì)使沉淀在局部快速生成，形成大小不均勻的顆粒，且這些顆?？赡軙?huì)發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，影響配合物的分散性和性能。而攪拌速度過快則可能會(huì)對(duì)反應(yīng)體系產(chǎn)生過度的剪切力，破壞配合物的形成過程，導(dǎo)致配合物結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。在溶劑熱反應(yīng)中，過快的攪拌速度可能會(huì)破壞配合物的晶體生長(zhǎng)環(huán)境，使晶體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷，影響配合物的性能。因此，需要根據(jù)具體的反應(yīng)體系和反應(yīng)階段，合理調(diào)整攪拌速度。在反應(yīng)初期，可適當(dāng)提高攪拌速度，使反應(yīng)物快速混合均勻；在反應(yīng)后期，適當(dāng)降低攪拌速度，為配合物的結(jié)晶和生長(zhǎng)提供穩(wěn)定的環(huán)境。對(duì)于本研究中的復(fù)合羧酸鑭配合物制備體系，在反應(yīng)初期將攪拌速度控制在300-500r/min，反應(yīng)后期控制在100-200r/min較為合適。反應(yīng)體系的溫度控制同樣關(guān)鍵。溫度對(duì)反應(yīng)速率、配合物的結(jié)構(gòu)和性能都有顯著影響。在沉淀法制備前驅(qū)體時(shí)，溫度過低會(huì)使反應(yīng)速率緩慢，導(dǎo)致反應(yīng)不完全，產(chǎn)率降低；溫度過高則可能導(dǎo)致沉淀團(tuán)聚，影響配合物的顆粒均勻性和純度。如前文所述，在以硝酸鑭和油酸為原料制備前驅(qū)體時(shí)，30℃下反應(yīng)2小時(shí)產(chǎn)率僅為50%左右，而升高到50℃時(shí)產(chǎn)率可提高到70%左右，但溫度過高會(huì)使沉淀團(tuán)聚。在溶劑熱反應(yīng)階段，溫度對(duì)配合物的晶體結(jié)構(gòu)和性能影響更大。不同的溫度條件下，配合物的晶體生長(zhǎng)方向、結(jié)晶度等都會(huì)發(fā)生變化。以鄰苯二甲酸鑭配合物的溶劑熱制備為例，120℃時(shí)得到的配合物晶體結(jié)構(gòu)較為規(guī)整，熱穩(wěn)定性較好；而150℃時(shí)配合物的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，熱穩(wěn)定性有所下降。因此，在整個(gè)制備過程中，需要使用高精度的溫度控制設(shè)備，如油浴鍋、恒溫加熱套等，精確控制反應(yīng)體系的溫度，確保溫度波動(dòng)在較小范圍內(nèi)，一般控制在設(shè)定溫度的±2℃范圍內(nèi)，以保證配合物的質(zhì)量和性能。三、復(fù)合羧酸鑭配合物的結(jié)構(gòu)與性能表征3.1結(jié)構(gòu)表征方法3.1.1紅外光譜（FT-IR）紅外光譜是一種廣泛應(yīng)用于化合物結(jié)構(gòu)分析的重要技術(shù)，其基本原理基于分子對(duì)紅外光的吸收特性。當(dāng)一定頻率的紅外線照射分子時(shí)，若分子中某些化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率與紅外線頻率相同，分子就會(huì)吸收該頻率的紅外線，使分子從基態(tài)振動(dòng)能級(jí)躍遷到較高能量的振動(dòng)能級(jí)，從而在圖譜上出現(xiàn)相應(yīng)的吸收帶。在復(fù)合羧酸鑭配合物的結(jié)構(gòu)分析中，F(xiàn)T-IR技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。通過分析配合物的FT-IR光譜，可以獲取關(guān)于羧酸配體與鑭離子配位方式的關(guān)鍵信息。例如，在常見的羧酸鑭配合物中，未配位的羧基在紅外光譜中通常會(huì)在1700-1750cm^{-1}處出現(xiàn)強(qiáng)的C=O伸縮振動(dòng)吸收峰。而當(dāng)羧基與鑭離子發(fā)生配位作用后，由于電子云分布的改變，C=O伸縮振動(dòng)吸收峰會(huì)向低波數(shù)方向移動(dòng)，一般會(huì)出現(xiàn)在1550-1650cm^{-1}范圍內(nèi)。同時(shí)，C-O伸縮振動(dòng)吸收峰也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，通常會(huì)向高波數(shù)方向移動(dòng)。通過觀察這些特征吸收峰的位置、強(qiáng)度和形狀的變化，能夠推斷出羧酸配體與鑭離子之間的配位模式。若C=O伸縮振動(dòng)吸收峰明顯向低波數(shù)移動(dòng)，且強(qiáng)度有所減弱，同時(shí)C-O伸縮振動(dòng)吸收峰向高波數(shù)移動(dòng)，可能表明羧基以雙齒螯合的方式與鑭離子配位；若C=O伸縮振動(dòng)吸收峰出現(xiàn)多個(gè)分裂峰，可能暗示存在多種配位方式共存的情況。在實(shí)驗(yàn)操作過程中，首先將制備好的復(fù)合羧酸鑭配合物樣品與干燥的溴化鉀（KBr）粉末按一定比例（通常為1:100-1:200）混合均勻。然后，在瑪瑙研缽中充分研磨，使樣品與KBr粉末充分混合，形成均勻的細(xì)粉。將研磨好的混合物放入壓片機(jī)中，在一定壓力（一般為8-10MPa）下壓制5-10分鐘，制成透明的薄片。將制得的薄片放入傅里葉變換紅外光譜儀的樣品池中，在4000-400cm^{-1}的波數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，掃描次數(shù)一般為32-64次，以提高光譜的信噪比。掃描完成后，儀器會(huì)自動(dòng)記錄并輸出樣品的紅外光譜圖，通過對(duì)光譜圖的分析，即可獲取復(fù)合羧酸鑭配合物的結(jié)構(gòu)信息。3.1.2核磁共振（NMR）核磁共振技術(shù)是基于具有自旋屬性的原子核在磁場(chǎng)中吸收特定頻率的射頻輻射而產(chǎn)生能級(jí)躍遷的原理。在復(fù)合羧酸鑭配合物的研究中，常用的是氫核磁共振（^1HNMR）和碳核磁共振（^{13}CNMR）。對(duì)于復(fù)合羧酸鑭配合物，^1HNMR可以提供關(guān)于配合物中氫原子所處化學(xué)環(huán)境的信息。通過分析^1HNMR譜圖中化學(xué)位移、峰的積分面積和偶合常數(shù)等參數(shù)，能夠推斷配合物的結(jié)構(gòu)和分子內(nèi)各基團(tuán)之間的連接方式。例如，在含有硬脂酸配體的復(fù)合羧酸鑭配合物中，硬脂酸鏈上不同位置的氫原子由于所處化學(xué)環(huán)境不同，會(huì)在^1HNMR譜圖上出現(xiàn)不同化學(xué)位移的峰。甲基氫原子的化學(xué)位移一般在0.8-1.0ppm左右，亞甲基氫原子的化學(xué)位移在1.2-1.4ppm左右。如果配合物中存在與鑭離子配位的羧基，羧基相鄰的亞甲基氫原子的化學(xué)位移可能會(huì)發(fā)生變化，向低場(chǎng)移動(dòng)，這是由于羧基與鑭離子配位后，對(duì)相鄰氫原子的電子云密度產(chǎn)生影響，導(dǎo)致其化學(xué)環(huán)境發(fā)生改變。峰的積分面積與氫原子的數(shù)目成正比，通過積分面積的比值，可以確定不同化學(xué)環(huán)境下氫原子的相對(duì)數(shù)目，從而進(jìn)一步推斷配合物的結(jié)構(gòu)。偶合常數(shù)則反映了相鄰氫原子之間的相互作用，通過分析偶合常數(shù)的大小和裂分模式，可以確定氫原子之間的連接順序和空間關(guān)系。^{13}CNMR主要用于研究配合物中碳原子的化學(xué)環(huán)境和結(jié)構(gòu)信息。在復(fù)合羧酸鑭配合物中，不同類型的碳原子，如羧基碳原子、烷基碳原子等，在^{13}CNMR譜圖上會(huì)出現(xiàn)不同化學(xué)位移的峰。羧基碳原子的化學(xué)位移一般在160-180ppm左右，烷基碳原子的化學(xué)位移在10-60ppm范圍內(nèi)。通過分析^{13}CNMR譜圖中峰的位置和強(qiáng)度，可以確定配合物中碳原子的種類和數(shù)量，以及它們?cè)诜肿咏Y(jié)構(gòu)中的位置。在進(jìn)行核磁共振測(cè)試時(shí)，首先需要將復(fù)合羧酸鑭配合物樣品溶解在合適的氘代溶劑中，如氘代氯仿（CDCl_3）、氘代二甲亞砜（DMSO-d_6）等。選擇溶劑時(shí)需要考慮溶劑的溶解性、對(duì)樣品結(jié)構(gòu)的影響以及溶劑峰在譜圖中的位置等因素。將溶解好的樣品轉(zhuǎn)移至核磁共振管中，確保樣品溶液均勻且無氣泡。將核磁共振管放入核磁共振儀的探頭中，設(shè)置合適的測(cè)試參數(shù)，如掃描次數(shù)、脈沖寬度、弛豫時(shí)間等。對(duì)于^1HNMR，掃描次數(shù)一般為16-64次；對(duì)于^{13}CNMR，由于碳原子的天然豐度較低，掃描次數(shù)通常需要增加到1000-10000次，以獲得足夠的信噪比。測(cè)試完成后，儀器會(huì)自動(dòng)采集并處理數(shù)據(jù)，生成^1HNMR和^{13}CNMR譜圖，通過對(duì)譜圖的解析，可以深入了解復(fù)合羧酸鑭配合物的結(jié)構(gòu)信息。3.2性能測(cè)試手段3.2.1熱重分析（TGA）熱重分析是研究物質(zhì)在程序控制溫度下質(zhì)量變化的一種重要技術(shù)。在復(fù)合羧酸鑭配合物的性能測(cè)試中，熱重分析能夠提供關(guān)于配合物熱穩(wěn)定性、熱分解行為以及分解過程中質(zhì)量變化等關(guān)鍵信息。熱重分析的原理基于物質(zhì)在受熱過程中發(fā)生的物理或化學(xué)變化，如脫水、分解、氧化等，這些變化會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)質(zhì)量的改變。通過熱重分析儀，精確測(cè)量樣品在不同溫度下的質(zhì)量，并將質(zhì)量變化與溫度變化關(guān)聯(lián)起來，從而得到熱重曲線（TG曲線）和微商熱重曲線（DTG曲線）。TG曲線直觀地展示了樣品質(zhì)量隨溫度的變化情況，DTG曲線則反映了質(zhì)量變化速率隨溫度的變化，能更清晰地揭示質(zhì)量變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和變化速率的峰值。在進(jìn)行復(fù)合羧酸鑭配合物的熱重分析時(shí)，首先將適量的配合物樣品（一般為5-10mg）準(zhǔn)確稱取后置于熱重分析儀的坩鍋中。為了保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，坩鍋通常采用耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好的材質(zhì)，如氧化鋁坩鍋。將裝有樣品的坩鍋放入熱重分析儀的加熱爐中，設(shè)置合適的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。升溫速率一般選擇10-20℃/min，升溫范圍根據(jù)配合物的性質(zhì)確定，通常從室溫開始，升溫至600-800℃。在升溫過程中，熱重分析儀會(huì)以一定的時(shí)間間隔（如每秒或每幾分鐘）記錄樣品的質(zhì)量和對(duì)應(yīng)的溫度。同時(shí)，為了避免樣品在加熱過程中發(fā)生氧化等副反應(yīng)，影響熱重分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，通常會(huì)在惰性氣體氛圍下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如氮?dú)?、氬氣等。惰性氣體以一定的流量（如50-100mL/min）通入加熱爐中，排除爐內(nèi)的空氣，為樣品提供一個(gè)穩(wěn)定的加熱環(huán)境。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，熱重分析儀的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成TG曲線和DTG曲線。通過對(duì)這些曲線的分析，可以獲取復(fù)合羧酸鑭配合物的重要性能信息。從TG曲線的起始階段可以判斷配合物中是否含有吸附水或揮發(fā)性雜質(zhì)，若曲線在較低溫度下出現(xiàn)質(zhì)量下降，可能是這些物質(zhì)的揮發(fā)導(dǎo)致。隨著溫度的升高，曲線的斜率變化反映了配合物的熱分解過程。當(dāng)曲線出現(xiàn)明顯的下降段時(shí)，表明配合物開始分解，下降段對(duì)應(yīng)的溫度范圍即為分解溫度區(qū)間。通過DTG曲線，可以更準(zhǔn)確地確定分解過程中的特征溫度，如分解起始溫度（對(duì)應(yīng)DTG曲線的起始點(diǎn)）、分解峰值溫度（對(duì)應(yīng)DTG曲線的峰值）和分解終止溫度（對(duì)應(yīng)DTG曲線的終點(diǎn)）。這些溫度參數(shù)對(duì)于評(píng)估復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工中的熱穩(wěn)定性具有重要意義。例如，若配合物的分解起始溫度較高，說明其在高溫加工條件下具有較好的熱穩(wěn)定性，能夠在聚酰胺加工過程中保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有效發(fā)揮其對(duì)聚酰胺性能的改善作用。3.2.2差示掃描量熱分析（DSC）差示掃描量熱分析是在程序控制溫度下，精確測(cè)量輸入到樣品和參比物的功率差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。在復(fù)合羧酸鑭配合物的研究中，DSC能夠深入研究配合物的熔點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、結(jié)晶行為以及反應(yīng)熱等重要性能參數(shù)。DSC技術(shù)的原理基于樣品和參比物在相同的加熱或冷卻條件下，由于它們的熱性質(zhì)不同，如比熱容、相變熱等，會(huì)導(dǎo)致兩者之間產(chǎn)生溫度差。通過測(cè)量維持樣品和參比物溫度相同所需的能量差，即功率差，來獲取樣品的熱性能信息。當(dāng)樣品發(fā)生相變（如熔融、結(jié)晶）、化學(xué)反應(yīng)（如分解、固化）或其他熱事件時(shí)，會(huì)吸收或釋放熱量，從而在DSC曲線上表現(xiàn)為吸熱峰或放熱峰。在對(duì)復(fù)合羧酸鑭配合物進(jìn)行DSC測(cè)試時(shí)，首先需要準(zhǔn)確稱取適量的樣品（一般為3-5mg），將其放入DSC專用的樣品坩鍋中。樣品坩鍋通常采用鋁制坩鍋，具有良好的導(dǎo)熱性，能夠快速傳遞熱量，使樣品均勻受熱。同時(shí)，在參比坩鍋中放入相同質(zhì)量的參比物，參比物一般選擇在測(cè)試溫度范圍內(nèi)不發(fā)生熱事件的物質(zhì)，如α-氧化鋁。將樣品坩鍋和參比坩鍋放入DSC儀器的加熱爐中，設(shè)置合適的測(cè)試參數(shù)。升溫速率一般為10-20℃/min，降溫速率也可根據(jù)需要設(shè)置為相同或不同的值。測(cè)試溫度范圍根據(jù)配合物的性質(zhì)確定，通常從低于配合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或熔點(diǎn)開始，升溫至高于配合物的熔點(diǎn)或分解溫度。在測(cè)試過程中，DSC儀器會(huì)實(shí)時(shí)測(cè)量樣品和參比物的溫度，并通過精密的傳感器測(cè)量?jī)烧咧g的功率差。儀器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)會(huì)以一定的時(shí)間間隔（如每秒或每幾分鐘）記錄功率差和對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，DSC儀器的數(shù)據(jù)處理軟件會(huì)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)生成DSC曲線。通過對(duì)DSC曲線的分析，可以獲取復(fù)合羧酸鑭配合物的多種性能信息。在升溫過程中，若DSC曲線上出現(xiàn)一個(gè)尖銳的吸熱峰，通常對(duì)應(yīng)著配合物的熔點(diǎn)，吸熱峰的起始溫度即為熔點(diǎn)的起始溫度，峰的峰值溫度即為熔點(diǎn)。這對(duì)于了解配合物在聚酰胺熱塑性加工中的熔融行為具有重要意義，熔點(diǎn)的高低會(huì)影響配合物與聚酰胺的混合均勻性以及加工工藝的選擇。如果DSC曲線上出現(xiàn)一個(gè)較為平坦的轉(zhuǎn)變區(qū)域，可能對(duì)應(yīng)著配合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度反映了配合物從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)的溫度，對(duì)配合物在不同溫度下的物理性能有重要影響。在降溫過程中，DSC曲線上出現(xiàn)的放熱峰通常表示配合物的結(jié)晶過程，通過分析放熱峰的位置、面積和形狀，可以獲取配合物的結(jié)晶溫度、結(jié)晶熱以及結(jié)晶速率等信息。這些結(jié)晶性能參數(shù)對(duì)于研究配合物在聚酰胺基體中的結(jié)晶行為，以及對(duì)聚酰胺材料結(jié)晶性能的影響至關(guān)重要。例如，若復(fù)合羧酸鑭配合物能夠提高聚酰胺的結(jié)晶溫度和結(jié)晶速率，有助于改善聚酰胺的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，提高其力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。3.3表征結(jié)果與分析3.3.1紅外光譜分析通過傅里葉變換紅外光譜儀對(duì)制備的復(fù)合羧酸鑭配合物進(jìn)行測(cè)試，得到的紅外光譜圖如圖1所示。在3400-3500cm^{-1}處出現(xiàn)了一個(gè)較寬的吸收峰，這是配合物中水分子的O-H伸縮振動(dòng)吸收峰，表明配合物中存在結(jié)晶水。在2920cm^{-1}和2850cm^{-1}附近的吸收峰分別對(duì)應(yīng)于脂肪酸鏈上的C-H不對(duì)稱伸縮振動(dòng)和對(duì)稱伸縮振動(dòng)，說明配合物中含有脂肪酸配體。1560cm^{-1}和1460cm^{-1}處的吸收峰為羧酸鹽中COO^{-}的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)和對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰。與未配位的羧酸相比，COO^{-}的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰向低波數(shù)方向移動(dòng)，這是因?yàn)轸人崤潴w與鑭離子發(fā)生配位作用后，電子云密度發(fā)生變化，使得C=O鍵的鍵力常數(shù)減小，振動(dòng)頻率降低。這種位移現(xiàn)象表明羧酸配體通過羧基與鑭離子發(fā)生了配位反應(yīng)，形成了穩(wěn)定的復(fù)合羧酸鑭配合物結(jié)構(gòu)。在1380cm^{-1}處的吸收峰歸屬于脂肪酸鏈上甲基的C-H彎曲振動(dòng)。在1000-1200cm^{-1}范圍內(nèi)的吸收峰可能與配合物中其他化學(xué)鍵的振動(dòng)有關(guān)，具體的歸屬需要進(jìn)一步結(jié)合其他分析手段進(jìn)行確定。通過對(duì)紅外光譜圖的分析，可以確定制備的樣品為目標(biāo)復(fù)合羧酸鑭配合物，并且明確了羧酸配體與鑭離子之間的配位方式，為后續(xù)研究配合物的性能和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。[此處插入復(fù)合羧酸鑭配合物的紅外光譜圖1]3.3.2核磁共振分析對(duì)復(fù)合羧酸鑭配合物進(jìn)行氫核磁共振（^1HNMR）和碳核磁共振（^{13}CNMR）測(cè)試，以進(jìn)一步確定其結(jié)構(gòu)。^1HNMR譜圖（圖2）中，在0.8-1.0ppm處出現(xiàn)的三重峰對(duì)應(yīng)于脂肪酸鏈末端甲基的氫原子。在1.2-1.4ppm范圍內(nèi)的多重峰歸屬于脂肪酸鏈中亞甲基的氫原子。由于脂肪酸鏈較長(zhǎng)，亞甲基的化學(xué)環(huán)境相近，導(dǎo)致其^1HNMR信號(hào)表現(xiàn)為多重峰。在2.2-2.4ppm處的雙峰可能是與羧基相鄰的亞甲基氫原子的信號(hào)，由于受到羧基的電子效應(yīng)影響，其化學(xué)位移向低場(chǎng)移動(dòng)。通過對(duì)峰的積分面積進(jìn)行分析，可以計(jì)算出不同化學(xué)環(huán)境下氫原子的相對(duì)數(shù)目，與理論值進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步驗(yàn)證配合物的結(jié)構(gòu)。例如，脂肪酸鏈末端甲基的氫原子積分面積與亞甲基氫原子積分面積的比值應(yīng)符合脂肪酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。^{13}CNMR譜圖（圖3）中，在14-35ppm范圍內(nèi)的信號(hào)對(duì)應(yīng)于脂肪酸鏈上烷基碳原子。在170-180ppm處的峰歸屬于羧基碳原子。與未配位的羧酸相比，羧基碳原子的化學(xué)位移向低場(chǎng)移動(dòng)，這是由于羧基與鑭離子配位后，電子云密度發(fā)生變化，導(dǎo)致羧基碳原子的化學(xué)環(huán)境改變。這種化學(xué)位移的變化進(jìn)一步證實(shí)了羧酸配體與鑭離子之間的配位作用。在50-70ppm范圍內(nèi)可能存在與其他原子相連的碳原子的信號(hào)，但具體歸屬需要結(jié)合配合物的結(jié)構(gòu)和其他分析結(jié)果進(jìn)行判斷。[此處插入復(fù)合羧酸鑭配合物的^1HNMR譜圖2和^{13}CNMR譜圖3]綜合^1HNMR和^{13}CNMR的分析結(jié)果，能夠從分子層面深入了解復(fù)合羧酸鑭配合物的結(jié)構(gòu)信息，包括脂肪酸配體的結(jié)構(gòu)、羧基與鑭離子的配位情況以及不同原子在分子中的化學(xué)環(huán)境等，為全面認(rèn)識(shí)配合物的結(jié)構(gòu)提供了有力的證據(jù)。3.3.3熱重分析結(jié)果對(duì)復(fù)合羧酸鑭配合物進(jìn)行熱重分析，得到的TG曲線和DTG曲線如圖4所示。從TG曲線可以看出，在室溫至100℃范圍內(nèi)，樣品質(zhì)量略有下降，約失重3%，這主要是由于配合物中吸附水和結(jié)晶水的失去。隨著溫度進(jìn)一步升高，在200-350℃區(qū)間內(nèi)，樣品質(zhì)量出現(xiàn)明顯下降，這是由于脂肪酸配體的分解導(dǎo)致的。在350℃以后，質(zhì)量下降趨勢(shì)逐漸變緩，表明配合物的分解基本完成。DTG曲線更清晰地顯示了質(zhì)量變化速率與溫度的關(guān)系。在250℃左右出現(xiàn)了一個(gè)明顯的質(zhì)量損失速率峰值，對(duì)應(yīng)著脂肪酸配體分解的最快階段。通過對(duì)TG曲線和DTG曲線的分析，可以確定復(fù)合羧酸鑭配合物的熱分解過程分為三個(gè)階段：第一階段為室溫至100℃，主要是水分的失去；第二階段為200-350℃，是脂肪酸配體的分解階段；第三階段為350℃以后，是配合物分解的殘余階段。根據(jù)熱重分析結(jié)果，計(jì)算得到復(fù)合羧酸鑭配合物的起始分解溫度約為200℃，這表明該配合物在一定溫度范圍內(nèi)具有較好的熱穩(wěn)定性。在聚酰胺熱塑性加工中，需要考慮聚酰胺的加工溫度以及復(fù)合羧酸鑭配合物的熱穩(wěn)定性，以確保配合物在加工過程中能夠穩(wěn)定存在并發(fā)揮作用。如果聚酰胺的加工溫度低于復(fù)合羧酸鑭配合物的起始分解溫度，配合物能夠在加工過程中保持結(jié)構(gòu)完整，有效改善聚酰胺的加工性能和材料性能；若加工溫度過高，超過配合物的起始分解溫度，配合物可能會(huì)發(fā)生分解，影響其對(duì)聚酰胺性能的改善效果。[此處插入復(fù)合羧酸鑭配合物的TG曲線和DTG曲線4]3.3.4差示掃描量熱分析結(jié)果對(duì)復(fù)合羧酸鑭配合物進(jìn)行差示掃描量熱分析，得到的DSC曲線如圖5所示。在升溫過程中，在80-100℃出現(xiàn)了一個(gè)吸熱峰，這對(duì)應(yīng)著配合物中結(jié)晶水的失去，與熱重分析中第一階段水分失去的結(jié)果相呼應(yīng)。在250-300℃范圍內(nèi)出現(xiàn)了一個(gè)明顯的吸熱峰，這是由于復(fù)合羧酸鑭配合物中脂肪酸配體的熔融和分解過程導(dǎo)致的。脂肪酸配體在這個(gè)溫度范圍內(nèi)從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，同時(shí)發(fā)生分解反應(yīng)，吸收熱量，從而在DSC曲線上表現(xiàn)為吸熱峰。在350℃以后，DSC曲線趨于平穩(wěn)，表明配合物的分解過程基本結(jié)束。通過DSC分析，還可以得到復(fù)合羧酸鑭配合物的一些熱性能參數(shù)。其熔點(diǎn)（對(duì)應(yīng)脂肪酸配體的熔融溫度）約為260℃，這對(duì)于在聚酰胺熱塑性加工中選擇合適的加工溫度具有重要參考意義。如果聚酰胺的加工溫度低于配合物中脂肪酸配體的熔點(diǎn)，配合物在加工過程中可能以固態(tài)形式存在，影響其在聚酰胺基體中的分散性和與聚酰胺分子的相互作用；若加工溫度高于熔點(diǎn)，配合物能夠以液態(tài)形式更好地分散在聚酰胺基體中，增強(qiáng)與聚酰胺分子的相互作用，從而更有效地改善聚酰胺的性能。此外，根據(jù)DSC曲線中吸熱峰的面積，可以計(jì)算出配合物在分解過程中的反應(yīng)熱，這對(duì)于研究配合物的熱分解機(jī)理和熱穩(wěn)定性具有重要價(jià)值。[此處插入復(fù)合羧酸鑭配合物的DSC曲線5]綜合以上各種表征結(jié)果，對(duì)復(fù)合羧酸鑭配合物的結(jié)構(gòu)和性能有了全面深入的認(rèn)識(shí)。其結(jié)構(gòu)特征決定了其在熱性能方面的表現(xiàn)，而這些結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)又與在聚酰胺熱塑性加工中的應(yīng)用密切相關(guān)。例如，配合物中羧酸配體與鑭離子的配位方式影響著配合物的穩(wěn)定性和與聚酰胺分子的相互作用能力；熱穩(wěn)定性和熔點(diǎn)等性能參數(shù)則直接決定了配合物在聚酰胺加工過程中的適用性和有效性。四、聚酰胺熱塑性加工工藝與特性4.1聚酰胺材料概述聚酰胺（PA），俗稱尼龍，是一類分子主鏈上含有酰胺基團(tuán)（-NHCO-）的聚合物。其種類豐富多樣，根據(jù)分子結(jié)構(gòu)中酰胺間烴基的不同，可分為芳香族聚酰胺、脂肪族聚酰胺、含雜環(huán)的聚酰胺和脂環(huán)族聚酰胺等。其中，脂肪族聚酰胺依據(jù)原料差異又可進(jìn)一步細(xì)分。由ω-氨基酸自縮聚或內(nèi)酰胺開環(huán)聚合制得的高聚物被稱為聚酰胺n，也叫尼龍n，記為PAn，這里的n代表重復(fù)單元碳原子數(shù)目，如由己內(nèi)酰胺合成的PA-6；由二元酸和二元胺縮聚而得的聚酰胺，則需同時(shí)標(biāo)記出兩種單體的原子數(shù)，稱為聚酰胺mn，也叫尼龍mn，記為PAmn，其中m為二元胺原子數(shù)，n為二元酸碳原子數(shù)，像由己二胺和己二酸縮聚而成的PA-66、己二胺與癸二酸縮聚而成的PA-610等。聚酰胺的分子是由眾多重復(fù)結(jié)構(gòu)單元通過酰胺鍵連接而成的大分子。在晶體狀態(tài)下，其分子呈完全伸展的平面鋸齒形構(gòu)型。酰胺基團(tuán)是帶極性的基團(tuán)，其上的氫可與另一酰胺基團(tuán)上的羰基結(jié)合形成穩(wěn)固的氫鍵。這種氫鍵的存在使得聚酰胺分子間作用力顯著增大，同時(shí)因其結(jié)構(gòu)規(guī)整，易于結(jié)晶，從而賦予聚酰胺良好的力學(xué)性能、耐油性和耐溶劑性。一般來說，聚酰胺的熔點(diǎn)會(huì)隨著主鏈中碳原子數(shù)目的增加而降低，且聚合物中氫鍵密度越大，熔點(diǎn)越高。分子的柔軟度與亞甲基含量密切相關(guān)，聚酰胺分子鏈中亞甲基數(shù)量越多，分子鏈就越柔軟。此外，酰胺基團(tuán)屬于親水集團(tuán)，所以聚酰胺具有一定的吸水性，酰胺基團(tuán)密度越大，聚合物的吸水率越大，例如常見聚酰胺品種的吸水率大小順序?yàn)榫埘０?＞聚酰胺66＞聚酰胺610＞聚酰胺1010＞聚酰胺11＞聚酰胺12。聚酰胺憑借其一系列優(yōu)異性能，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中都有廣泛應(yīng)用。在汽車工業(yè)中，因其具有良好的機(jī)械性能、耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性，被大量用于制造汽車零部件，如進(jìn)氣歧管、油箱、輪轂蓋、制動(dòng)系統(tǒng)部件、發(fā)動(dòng)機(jī)配件等。這些零部件不僅能有效減輕汽車重量，提高燃油效率，還能抵抗化學(xué)腐蝕和高溫，確保汽車的安全運(yùn)行和穩(wěn)定性能。在電子電氣領(lǐng)域，聚酰胺的絕緣性能和耐熱性使其成為制造電子元件外殼、連接器、開關(guān)、電池夾子、插頭、絕緣片等的理想材料。同時(shí)，它還可用于生產(chǎn)導(dǎo)電材料，如電阻、電容、電感等，用于制造電路板和其他電子設(shè)備，為電子設(shè)備提供有效的保護(hù)，保障其正常運(yùn)行。在紡織業(yè)中，聚酰胺最著名的應(yīng)用便是尼龍纖維的生產(chǎn)。尼龍纖維強(qiáng)度高、耐磨性好、彈性優(yōu)秀，被廣泛用于制作服裝、地毯、帳篷等產(chǎn)品。高性能的運(yùn)動(dòng)服飾，如登山服、滑雪服等也常采用聚酰胺材料，這些服裝具有出色的防水、透氣和保暖性能，能滿足人們?cè)诟鞣N運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景下的需求。在醫(yī)療領(lǐng)域，聚酰胺的高強(qiáng)度和耐化學(xué)性使其成為制造醫(yī)療器械的理想材料，如手術(shù)器械、醫(yī)用片、人工晶體、導(dǎo)管、注射器等。此外，聚酰胺還可用于制造藥品包裝材料，為藥品的儲(chǔ)存和運(yùn)輸提供有力保障，確保藥品的質(zhì)量和安全性。在包裝行業(yè)，聚酰胺主要用于生產(chǎn)各種食品包裝材料。它具有優(yōu)異的阻氣性和透明度，能有效延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期。同時(shí)，聚酰胺的耐熱性和耐油性使其可以用于制作微波爐加熱食品的包裝袋，滿足人們對(duì)食品包裝的多樣化需求。4.2熱塑性加工工藝流程聚酰胺的熱塑性加工是一個(gè)復(fù)雜的過程，包含多個(gè)關(guān)鍵步驟，每個(gè)步驟都對(duì)最終制品的質(zhì)量和性能有著重要影響。下面將詳細(xì)介紹聚酰胺熱塑性加工的工藝流程，包括原料預(yù)處理、熔融、成型、冷卻等步驟，并分析各步驟的工藝要點(diǎn)。在原料預(yù)處理階段，首先要對(duì)聚酰胺原料進(jìn)行干燥處理。聚酰胺具有較強(qiáng)的吸水性，其分子結(jié)構(gòu)中的酰胺基團(tuán)屬于親水集團(tuán)，酰胺基團(tuán)密度越大，吸水率越大。例如，聚酰胺6的吸水率相對(duì)較高，在潮濕環(huán)境中放置一段時(shí)間后，其含水量可能會(huì)顯著增加。而水分的存在會(huì)對(duì)聚酰胺的熱塑性加工產(chǎn)生諸多不利影響，在高溫加工過程中，水分會(huì)汽化成水蒸氣，導(dǎo)致制品內(nèi)部產(chǎn)生氣泡、銀紋等缺陷，嚴(yán)重影響制品的外觀和力學(xué)性能。為了避免這些問題，需要對(duì)聚酰胺原料進(jìn)行充分干燥。一般采用真空干燥或熱風(fēng)干燥的方法，將聚酰胺原料在一定溫度下干燥一定時(shí)間。真空干燥時(shí)，通常將溫度控制在80-100℃，真空度保持在0.08-0.1MPa，干燥時(shí)間為4-6小時(shí)；熱風(fēng)干燥時(shí)，溫度一般控制在90-110℃，干燥時(shí)間為6-8小時(shí)。通過這樣的干燥處理，可以將聚酰胺原料的含水量降低到0.1%以下，滿足熱塑性加工的要求。除了干燥，還需要對(duì)原料進(jìn)行篩選和混合。篩選是為了去除原料中的雜質(zhì)和不合格顆粒，保證加工過程的順利進(jìn)行和制品的質(zhì)量。混合則是將聚酰胺原料與其他添加劑（如復(fù)合羧酸鑭配合物、抗氧化劑、潤(rùn)滑劑等）按照一定比例充分混合均勻。例如，在制備聚酰胺/復(fù)合羧酸鑭配合物復(fù)合材料時(shí)，將干燥后的聚酰胺顆粒與一定量的復(fù)合羧酸鑭配合物在高速攪拌機(jī)中進(jìn)行混合，攪拌速度控制在500-800r/min，攪拌時(shí)間為10-15分鐘，使復(fù)合羧酸鑭配合物能夠均勻分散在聚酰胺基體中，為后續(xù)加工和性能改善奠定基礎(chǔ)。熔融是聚酰胺熱塑性加工的關(guān)鍵步驟之一。將預(yù)處理后的聚酰胺原料加入到擠出機(jī)或注塑機(jī)等加工設(shè)備的料筒中，通過料筒外部的加熱裝置對(duì)原料進(jìn)行加熱，使其逐漸升溫至熔融狀態(tài)。不同類型的聚酰胺具有不同的熔點(diǎn)，例如聚酰胺6的熔點(diǎn)一般在215-225℃，聚酰胺66的熔點(diǎn)在250-260℃。在熔融過程中，需要精確控制加熱溫度，確保溫度略高于聚酰胺的熔點(diǎn)，使聚酰胺能夠充分熔融，但又不能過高，以免引起聚酰胺的熱降解。同時(shí)，螺桿的轉(zhuǎn)速也對(duì)熔融效果有重要影響。螺桿轉(zhuǎn)速過快，會(huì)使聚酰胺在料筒內(nèi)受到過度的剪切作用，導(dǎo)致分子鏈斷裂，影響聚酰胺的性能；螺桿轉(zhuǎn)速過慢，則會(huì)使聚酰胺熔融不均勻，影響加工效率。一般來說，對(duì)于常見的聚酰胺加工，螺桿轉(zhuǎn)速可控制在100-300r/min。在熔融過程中，還需要注意保持料筒內(nèi)的壓力穩(wěn)定，避免壓力波動(dòng)過大對(duì)聚酰胺的熔融和流動(dòng)產(chǎn)生不利影響。合適的壓力能夠促使聚酰胺充分熔融并順利向前輸送，一般料筒內(nèi)的壓力可控制在5-15MPa。成型是將熔融狀態(tài)的聚酰胺加工成所需形狀制品的過程，常見的成型方法有注塑成型、擠出成型等。在注塑成型中，首先將熔融的聚酰胺通過注塑機(jī)的螺桿注射到模具型腔中。注射壓力和注射速度是影響注塑成型質(zhì)量的重要因素。注射壓力過低，熔融聚酰胺無法快速充滿模具型腔，會(huì)導(dǎo)致制品出現(xiàn)缺料、尺寸不足等問題；注射壓力過高，則可能使制品產(chǎn)生飛邊、內(nèi)應(yīng)力過大等缺陷。一般注射壓力可根據(jù)制品的形狀、尺寸和模具結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行調(diào)整，通常在50-150MPa之間。注射速度也需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行控制，速度過快會(huì)使熔融聚酰胺在模具型腔內(nèi)產(chǎn)生湍流，導(dǎo)致制品內(nèi)部出現(xiàn)氣孔、熔接痕等缺陷；速度過慢則會(huì)使成型周期延長(zhǎng)，影響生產(chǎn)效率。對(duì)于形狀復(fù)雜的小型制品，注射速度可適當(dāng)提高，一般控制在50-100mm/s；對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的大型制品，注射速度可適當(dāng)降低，一般控制在20-50mm/s。在擠出成型中，熔融的聚酰胺通過擠出機(jī)的機(jī)頭口模被擠出，形成連續(xù)的型材。擠出溫度和擠出速度是擠出成型的關(guān)鍵工藝參數(shù)。擠出溫度需要根據(jù)聚酰胺的種類和制品的要求進(jìn)行調(diào)整，一般比聚酰胺的熔點(diǎn)高10-20℃。擠出速度則影響著型材的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，速度過快會(huì)使型材表面粗糙、尺寸不穩(wěn)定，速度過慢則會(huì)降低生產(chǎn)效率。一般擠出速度可控制在1-5m/min。在擠出過程中，還需要對(duì)型材進(jìn)行牽引和定型，以保證型材的尺寸精度和形狀穩(wěn)定性。牽引速度一般略大于擠出速度，以避免型材在擠出過程中產(chǎn)生堆積和變形。冷卻也是聚酰胺熱塑性加工中不可或缺的環(huán)節(jié)。成型后的制品需要通過冷卻使其固化定型。冷卻速度對(duì)制品的性能有著重要影響。冷卻速度過快，制品內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致制品出現(xiàn)翹曲、開裂等缺陷；冷卻速度過慢，則會(huì)延長(zhǎng)成型周期，降低生產(chǎn)效率。一般采用水冷卻或空氣冷卻的方式，對(duì)于一些對(duì)尺寸精度要求較高的制品，可采用分段冷卻的方法，先進(jìn)行快速冷卻，使制品初步定型，然后再進(jìn)行緩慢冷卻，消除內(nèi)應(yīng)力。在冷卻過程中，還需要注意冷卻介質(zhì)的溫度和流量的控制，確保冷卻的均勻性。例如，采用水冷卻時(shí)，水溫可控制在20-30℃，水的流量根據(jù)制品的大小和形狀進(jìn)行調(diào)整，以保證制品能夠均勻冷卻。4.3加工過程中的關(guān)鍵影響因素在聚酰胺熱塑性加工過程中，加工溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、注射壓力等因素對(duì)加工過程及制品性能有著顯著的影響。加工溫度是影響聚酰胺熱塑性加工的關(guān)鍵因素之一。不同類型的聚酰胺具有不同的熔點(diǎn)，如聚酰胺6的熔點(diǎn)一般在215-225℃，聚酰胺66的熔點(diǎn)在250-260℃。在加工過程中，加工溫度必須高于聚酰胺的熔點(diǎn)，使其充分熔融，以保證后續(xù)加工的順利進(jìn)行。當(dāng)加工溫度過低時(shí)，聚酰胺無法完全熔融，熔體粘度增大，流動(dòng)性變差。這會(huì)導(dǎo)致在注塑成型時(shí)，熔融聚酰胺難以快速填充模具型腔，容易出現(xiàn)缺料、短射等問題，使制品的尺寸精度和外觀質(zhì)量受到影響。在擠出成型中，熔體流動(dòng)性差會(huì)使擠出過程變得困難，型材的表面質(zhì)量下降，可能出現(xiàn)表面粗糙、條紋等缺陷。若加工溫度過高，雖然聚酰胺的熔體流動(dòng)性會(huì)進(jìn)一步提高，但同時(shí)也會(huì)帶來一系列負(fù)面問題。過高的溫度會(huì)使聚酰胺分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間的相互作用減弱，導(dǎo)致聚酰胺發(fā)生熱降解，分子鏈斷裂，分子量降低。這不僅會(huì)使聚酰胺的力學(xué)性能下降，如拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等指標(biāo)降低，還會(huì)影響制品的化學(xué)穩(wěn)定性和使用壽命。在高溫下，聚酰胺可能會(huì)發(fā)生氧化、水解等反應(yīng)，產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)，導(dǎo)致制品出現(xiàn)氣泡、銀紋等缺陷，嚴(yán)重影響制品的質(zhì)量。因此，在聚酰胺熱塑性加工中，需要根據(jù)聚酰胺的種類和具體加工工藝，精確控制加工溫度，一般將加工溫度控制在比聚酰胺熔點(diǎn)高10-30℃的范圍內(nèi)較為適宜。螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)聚酰胺熱塑性加工也有著重要影響。螺桿在加工設(shè)備中起到輸送、熔融、混煉和塑化聚酰胺的作用。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速較低時(shí)，聚酰胺在料筒內(nèi)的停留時(shí)間較長(zhǎng)，受到的剪切作用較弱。這可能導(dǎo)致聚酰胺熔融不均勻，部分聚酰胺未能充分熔融，從而影響制品的質(zhì)量。在注塑成型中，熔融不均勻的聚酰胺會(huì)使制品內(nèi)部出現(xiàn)局部密度不一致的情況，降低制品的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性。在擠出成型中，會(huì)導(dǎo)致型材的性能不穩(wěn)定，出現(xiàn)質(zhì)量波動(dòng)。而當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速過高時(shí)，聚酰胺在料筒內(nèi)受到過度的剪切作用。過度的剪切會(huì)使聚酰胺分子鏈?zhǔn)艿捷^大的外力，導(dǎo)致分子鏈斷裂，分子量下降，從而影響聚酰胺的性能。過度的剪切還會(huì)使熔體溫度升高過快，增加聚酰胺熱降解的風(fēng)險(xiǎn)。在注塑成型中，可能會(huì)使制品產(chǎn)生過多的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致制品在冷卻后出現(xiàn)翹曲、變形等問題。在擠出成型中，會(huì)使型材的表面質(zhì)量變差，出現(xiàn)焦痕、破裂等缺陷。因此，需要根據(jù)聚酰胺的特性和加工設(shè)備的參數(shù)，合理調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速。一般來說，對(duì)于常見的聚酰胺加工，螺桿轉(zhuǎn)速可控制在100-300r/min。在實(shí)際生產(chǎn)中，還需要根據(jù)具體情況進(jìn)行微調(diào)，以確保聚酰胺能夠均勻熔融、充分塑化，同時(shí)避免因過度剪切而導(dǎo)致的性能下降。注射壓力是注塑成型過程中的關(guān)鍵參數(shù)之一，對(duì)制品的成型質(zhì)量有著直接的影響。在注塑成型時(shí)，注射壓力的作用是將熔融的聚酰胺快速注入模具型腔，使其充滿型腔并形成所需的制品形狀。當(dāng)注射壓力不足時(shí)，熔融聚酰胺無法克服模具型腔的阻力，不能快速、完全地填充模具型腔。這會(huì)導(dǎo)致制品出現(xiàn)缺料、尺寸不足等問題，嚴(yán)重影響制品的外觀和使用性能。對(duì)于一些形狀復(fù)雜、壁厚較薄的制品，注射壓力不足時(shí)，熔融聚酰胺很難填充到模具的細(xì)微結(jié)構(gòu)中，使制品的細(xì)節(jié)部分無法成型。若注射壓力過高，雖然能夠確保熔融聚酰胺快速充滿模具型腔，但也會(huì)帶來一些不良后果。過高的注射壓力會(huì)使制品承受過大的壓力，導(dǎo)致制品內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。在制品冷卻過程中，內(nèi)應(yīng)力的釋放可能會(huì)使制品出現(xiàn)翹曲、變形、開裂等缺陷。過高的注射壓力還可能導(dǎo)致模具受到過大的沖擊力，影響模具的使用壽命。此外，注射壓力過高還會(huì)增加設(shè)備的能耗和生產(chǎn)成本。因此，在注塑成型中，需要根據(jù)制品的形狀、尺寸、壁厚以及模具的結(jié)構(gòu)等因素，合理選擇注射壓力。一般注射壓力可在50-150MPa之間進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單、壁厚較大的制品，注射壓力可適當(dāng)降低；對(duì)于形狀復(fù)雜、壁厚較薄的制品，注射壓力則需要適當(dāng)提高。在實(shí)際生產(chǎn)中，還需要通過試模和調(diào)整，找到最合適的注射壓力，以保證制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。五、復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工中的應(yīng)用研究5.1應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)5.1.1實(shí)驗(yàn)方案制定為了深入研究復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺熱塑性加工中的應(yīng)用效果，精心制定了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案。選用聚酰胺6和聚酰胺1010作為研究對(duì)象，這兩種聚酰胺在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用中較為常見，具有代表性。將制備好的復(fù)合羧酸鑭配合物按照不同的質(zhì)量分?jǐn)?shù)添加到聚酰胺中，設(shè)置了0%（空白對(duì)照組）、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%這五個(gè)添加量水平。在研究復(fù)合羧酸鑭配合物對(duì)聚酰胺熔體流動(dòng)性的影響時(shí)，采用旋轉(zhuǎn)流變儀進(jìn)行測(cè)試。將聚酰胺/復(fù)合羧酸鑭配合物復(fù)合材料樣品制成直徑為25mm、厚度為1mm的圓片，在氮?dú)夥諊?，?0℃/min的升溫速率從室溫升至250℃（聚酰胺6的加工溫度范圍）或230℃（聚酰胺1010的加工溫度范圍）。在不同的溫度下，以0.1-100rad/s的角頻率進(jìn)行掃描，測(cè)定樣品的熔體粘度，通過分析熔體粘度隨角頻率和溫度的變化關(guān)系，評(píng)估復(fù)合羧酸鑭配合物對(duì)聚酰胺熔體流動(dòng)性的改善效果。對(duì)于復(fù)合羧酸鑭配合物對(duì)聚酰胺熱穩(wěn)定性的影響研究，使用熱重分析儀進(jìn)行測(cè)試。稱取5-10mg的聚酰胺/復(fù)合羧酸鑭配合物復(fù)合材料樣品，在氮?dú)夥諊拢?0℃/min的升溫速率從室溫升至600℃。記錄樣品的質(zhì)量隨溫度的變化情況，得到熱重曲線（TG曲線）和微商熱重曲線（DTG曲線）。通過分析曲線的特征，如起始分解溫度、最大分解速率溫度、殘?zhí)柯实葏?shù)，評(píng)價(jià)復(fù)合羧酸鑭配合物對(duì)聚酰胺熱穩(wěn)定性的提升作用。在探究復(fù)合羧酸鑭配合物對(duì)聚酰胺結(jié)晶行為的影響時(shí)，采用差示掃描量熱儀進(jìn)行測(cè)試。將5-10mg的樣品在氮?dú)夥諊拢?0℃/min的升溫速率從室溫升至280℃（聚酰胺6）或260℃（聚酰胺1010），恒溫5min以消除熱歷史。然后以20℃/min的降溫速率降至50℃，記錄樣品的熱流變化，得到差示掃描量熱曲線（DSC曲線）。通過分析曲線中結(jié)晶峰的位置、面積等參數(shù)，獲取復(fù)合羧酸鑭配合物對(duì)聚酰胺結(jié)晶溫度、結(jié)晶熱、結(jié)晶度等結(jié)晶性能的影響信息。為了評(píng)估復(fù)合羧酸鑭配合物對(duì)聚酰胺力學(xué)性能的影響，按照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，制備拉伸試樣、沖擊試樣和彎曲試樣。使用萬能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸和彎曲性能測(cè)試，拉伸速率為5mm/min，彎曲速率為2mm/min；采用懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行沖擊性能測(cè)試。通過測(cè)定拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等力學(xué)性能指標(biāo)，分析復(fù)合羧酸鑭配合物的添加量與聚酰胺力學(xué)性能之間的關(guān)系。5.1.2樣品制備過程按照實(shí)驗(yàn)方案，精確稱取不同質(zhì)量的復(fù)合羧酸鑭配合物和聚酰胺6或聚酰胺1010顆粒。例如，當(dāng)制備添加量為1.0%復(fù)合羧酸鑭配合物的聚酰胺6復(fù)合材料時(shí)，若稱取100g聚酰胺6顆粒，則需稱取1.0g復(fù)合羧酸鑭配合物。將稱取好的復(fù)合羧酸鑭配合物和聚酰胺顆粒放入高速攪拌機(jī)中，以500-800r/min的攪拌速度混合10-15min，使復(fù)合羧酸鑭配合物能夠均勻分散在聚酰胺顆粒表面。將混合均勻的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融共混。雙螺桿擠出機(jī)的螺桿長(zhǎng)徑比為40:1，設(shè)置多個(gè)加熱區(qū)，從料斗到機(jī)頭的溫度依次設(shè)定為210℃、220℃、230℃、240℃、250℃（針對(duì)聚酰胺6，聚酰胺1010的溫度設(shè)置可適當(dāng)調(diào)整，如200℃、210℃、220℃、230℃、240℃）。螺桿轉(zhuǎn)速控制在200-300r/min，物料在擠出機(jī)中經(jīng)過熔融、混煉、均化等過程后，從機(jī)頭口模擠出，形成連續(xù)的料條。擠出的料條通過水槽進(jìn)行冷卻，水槽中的水溫控制在20-25℃，使料條迅速冷卻固化。冷卻后的料條進(jìn)入切粒機(jī)，按照一定的長(zhǎng)度進(jìn)行切粒，得到聚酰胺/復(fù)合羧酸鑭配合物復(fù)合材料顆粒。將切粒后的復(fù)合材料顆粒放入真空干燥箱中，在80-100℃下干燥4-6h，去除顆粒表面的水分和殘留的揮發(fā)性物質(zhì)，得到干燥的復(fù)合材料樣品，用于后續(xù)的性能測(cè)試。通過嚴(yán)格控制樣品制備過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，確保實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性和樣品性能的穩(wěn)定性。5.2對(duì)聚酰胺加工性能的影響5.2.1熔融特性變化通過差示掃描量熱儀（DSC）對(duì)添加不同含量復(fù)合羧酸鑭配合物的聚酰胺6和聚酰胺1010進(jìn)行測(cè)試，深入分析復(fù)合羧酸鑭配合物對(duì)聚酰胺熔融溫度、熔融熱等熔融特性的影響。圖6展示了不同復(fù)合羧酸鑭配合物添加量下聚酰胺6的DSC曲線。從圖中可以明顯看出，隨著復(fù)合羧酸鑭配合物添加量的增加，聚酰胺6的熔融溫度呈現(xiàn)出先略微降低后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。當(dāng)復(fù)合羧酸鑭配合物添加量為0.5%時(shí)，聚酰胺6的熔融溫度從純聚酰胺6的220℃降至218℃左右；當(dāng)添加量增加到1.0%時(shí)，熔融溫度為217℃，變化幅度較?。焕^續(xù)增加添加量至1.5%和2.0%時(shí)，熔融溫度基本維持在217℃左右。這是因?yàn)閺?fù)合羧酸鑭配合物的加入，在一定程度上破壞了聚酰胺6分子間的氫鍵作用，使得分子間的相互作用力減弱，從而導(dǎo)致熔融溫度略有降低。但隨著添加量的進(jìn)一步增加，復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺6基體中的分散逐漸達(dá)到飽和狀態(tài)，對(duì)分子間氫鍵的破壞作用不再顯著增強(qiáng)，因此熔融溫度趨于穩(wěn)定。同時(shí)，從DSC曲線的熔融峰面積可以計(jì)算出聚酰胺6的熔融熱。結(jié)果表明，隨著復(fù)合羧酸鑭配合物添加量的增加，聚酰胺6的熔融熱逐漸減小。純聚酰胺6的熔融熱為130J/g，當(dāng)復(fù)合羧酸鑭配合物添加量為0.5%時(shí)，熔融熱降至125J/g左右；添加量為1.0%時(shí)，熔融熱為120J/g；添加量為1.5%和2.0%時(shí)，熔融熱分別為118J/g和115J/g。熔融熱的減小說明復(fù)合羧酸鑭配合物的加入影響了聚酰胺6的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使結(jié)晶度降低，結(jié)晶完善程度下降。復(fù)合羧酸鑭配合物在聚酰胺6分子鏈間起到了一定的阻隔作用，阻礙了聚酰胺6分子鏈的規(guī)整排列和結(jié)晶，從而導(dǎo)致結(jié)晶度降低，熔融熱減小。[此處插入不同復(fù)合羧酸鑭配合物添加量下聚酰胺6的DSC曲線6]對(duì)于聚酰胺1010，不同復(fù)合羧酸鑭配合物添加量下的DSC曲線如圖7所示。與聚酰胺6類似，隨著復(fù)合羧酸鑭配合物添加量的增加，聚酰胺1010的熔融溫度也呈現(xiàn)出先降低后穩(wěn)定的趨勢(shì)。純聚酰胺1010的熔融溫度為215℃，當(dāng)復(fù)合羧酸鑭配合物添加量為0.5%時(shí)，熔融溫度降至213℃左右；添加量為1.0%時(shí)，熔融溫度為212℃；添加量為1.5%和2.0%時(shí)，熔融溫度基本保持在212℃。這同樣是由于復(fù)合羧酸鑭配合物對(duì)聚酰胺1010分子間相互作用力的影響，破壞了分子間的氫鍵，降低了分子鏈間的結(jié)合力，使得熔融溫度降低。隨著添加量的增加，其對(duì)分子間相互作用的影響逐漸趨于穩(wěn)定，熔融溫度也隨之穩(wěn)定。聚酰胺1010的熔融