尼龍6改性研究

張婷婷， 趙獻峰

(陽煤集團太原化工新材料有限公司，山西 太原 030051)

引 言

尼龍6(PA6)，是一類分子主鏈上含聚酰胺基(—CONH—)重復(fù)單元的熱塑性工程塑料，因其具有良好的結(jié)晶性、機械強度以及耐磨損和耐腐蝕等性能，被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、電子電氣、薄膜包裝、軌道交通、機械工業(yè)和紡織等領(lǐng)域[1]。但是其在擁有優(yōu)良綜合性能的同時，也存在一些缺點，如耐強酸堿性差、干態(tài)和低溫下沖擊強度較低，且由于自身親水基的存在使其吸水率較高，洗水后沖擊強度和彈性模量下降，抗蠕變性差，以致影響制品的電性能和尺寸穩(wěn)定性，使其應(yīng)用范圍受到限制[2]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，各種應(yīng)用領(lǐng)域尤其汽車制造業(yè)、電子工業(yè)和航空工業(yè)，對工程塑料性能的要求越來越高，其自身的優(yōu)點已遠不能滿足要求，因此它的改性研究受到人們的日益重視，通過改性使PA6的某一方面或綜合性得以改善或增強，以適應(yīng)更多更廣的領(lǐng)域。

1 增強改性

PA6分子中氫鍵的存在對其強度和柔性具有一定的影響，氫鍵的密度越大時，PA6的機械強度越大，而當碳原子越多時，柔性鏈越長，則韌性會變好。崔周平[3]系統(tǒng)地研究了玻璃纖維增強PA6復(fù)合材料力學(xué)性能的影響因素。通過對實驗比較，A1100偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維優(yōu)于A187和其他偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維。田雅娟[4]在制備具有極高規(guī)整性的四方氧化鋅晶須的基礎(chǔ)上，對T-ZnO晶須增強MC尼龍進行了研究。實驗結(jié)果表明，當晶須含量為5%時，MC尼龍復(fù)合材料的拉伸強度最高；隨著晶須含量的增加，材料的吸水率和耐熱性下降。郭衛(wèi)紅[5]等將粉煤灰用硅烷偶聯(lián)劑處理后填充到澆鑄PA6制品中，改善了制品的吸水性、收縮率和熱穩(wěn)定性。

2 阻燃改性

PA6的氧指數(shù)為26.4，屬易燃材料，為減少火災(zāi)的發(fā)生，國家相關(guān)的法律法規(guī)對高分子材料的阻燃提出明確要求，因此PA6在用于與電相關(guān)的產(chǎn)品時，必須進行阻燃改性。李啟飛[6]制備了多種金屬次磷鹽并將它們與PA6共混，研究所制得的材料的阻燃性能和力學(xué)性能，結(jié)果表明，次磷酸鋁具有較好的阻燃性能，當其含量為18%時，材料的燒矢量(LOI)提高到25，達到UL-94 V0等級。肖媛芳[7]采用紅磷對三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)進行改性，作為PA6的阻燃劑，結(jié)果表明，紅磷通過干擾三聚氰胺和氰尿酸大平面氫鍵網(wǎng)絡(luò)的形成，實現(xiàn)MCA的細化，紅磷可促進MCA成炭，改性MCA從氣相和凝聚相協(xié)同阻燃，提高了PA6的阻燃性能。呂釗霞[8]通過熔融共混法將氨基磺酸胍(GAS)加入到PA6基體中，研究其對PA6阻燃性能的影響，實驗顯示隨著GAS添加量的增加，復(fù)合材料的LOI不斷提高，當添加的GAS含量為3%時，垂直燃燒測試產(chǎn)生的熔滴明顯少于純尼龍6，當阻燃劑的質(zhì)量分數(shù)大于等于5%時，材料達到UL-94 V0等級，離開火焰，材料發(fā)生熄滅且沒有熔滴滴落。

3 增韌改性

尼龍增韌改性主要是在尼龍樹脂中添加彈性體、韌性樹脂等，再經(jīng)共混擠出制得的改性尼龍，梁秀麗[9]采用納米碳酸鈣與PA6共混制備了納米CaCO3改性PA6材料，實驗結(jié)果表明隨著碳酸鈣含量的增加，改性PA6材料的硬度、彎曲強度、熱變形溫度都有了提高，尺寸穩(wěn)定性有所改善，拉伸和沖擊性能有所下降。夏金魁[10]采用計劃SBS作為PA6的增韌劑，用機械熔融共混的方法制備了PA6/極化SBS增韌共混體系，研究發(fā)現(xiàn)共混體系的缺口沖擊強度隨著極化SBS用量的增加而增大，材料的柔韌性明顯提高。周燕等[11]制備了PA6/馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠增韌共混體系，與PA6/三元乙丙橡膠復(fù)合材料相比，橡塑相容性明顯改善，材料韌性大幅提升，當馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠用量為15%時，共混材料的缺口沖擊強度比尼龍6大9倍。

4 填充改性

填充改性是指在尼龍樹脂中加入一些價格便宜，經(jīng)濟實惠的填料，再經(jīng)過共混擠出后制成的復(fù)合尼龍材料。劉經(jīng)港[12]選用碳化硅為導(dǎo)熱材料，采用環(huán)氧樹脂E51和偶聯(lián)劑KH560對填料表面進行表面處理，通過雙螺桿擠出共混工藝制備性能優(yōu)良的導(dǎo)熱尼龍復(fù)合材料，探討了導(dǎo)熱填料的填充量、表面處理以及PA6的擴鏈三方面對復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能、結(jié)晶性能、機械性能和耐熱性能等的影響。劉晨明[13]采用有機蒙脫土與PA6熔融共混注塑成型的方法制備了PA6/OMMT復(fù)合材料，研究了其力學(xué)性能、耐熱性能和摩擦磨損性能。陳神星[14]以金屬鋁粉為填料，以共聚PA6/66為基材，采用熔融共混法制備鋁粉改性的COPA6/66復(fù)合材料，結(jié)果表明，隨著鋁粉含量的增大，復(fù)合材料的拉伸強度先增大后減小，彎曲模量逐漸增大，沖擊強度逐漸減小，微卡軟化點逐漸增大。方海林[15]用粉煤灰微珠填充尼龍-6可使材料的拉伸強度、沖擊強度、硬度等力學(xué)性能得以提高，并提高了制品尺寸的穩(wěn)定性，降低了材料的成本。

5 尼龍合金

PA6合金是一種非常重要且發(fā)展很快的復(fù)合改性材料，一般由兩種或兩種以上的聚合物組成，是一種多組分體系，其中嵌段共聚物、接枝共聚物和共混聚合物在尼龍合金中應(yīng)用較廣。俞強[16]等用馬來酸酐接枝聚丙烯與PA6共混得到了性能優(yōu)良的共混物，與PA6相比該共混物的吸水率明顯降低、沖擊強度(干度和濕度)均優(yōu)于PA6。田世雄[17]將低密度聚乙烯(LDPE)、馬來酸酐MAH和引發(fā)劑過氧化二異丙苯(DCP)按比例混合制得接枝低密度聚乙烯(LDPE-g-MAH)后，再與少量PA6在熔融共混制得LDPE-g-MAH/PA6，研究了馬來酸酐和DCP的用量對共混材料拉伸強度的影響，結(jié)果顯示，DCP量固定時，馬來酸酐用量為1.0份時最佳，所制得共混物拉伸強度為27.17 MPa；而固定馬來酸酐用量1.0，改變DCP用量時共混物性能相差不大，在DCP用量為0.6份時最佳，其拉伸強度為23.67 MPa。

6 結(jié)語

目前，PA6改性研究主要是圍繞其增強、增韌、改善耐磨性，提高阻燃能力、改善其導(dǎo)電能力等方面，在這些改性中最常見的方法是與特殊材料共混，通過擠出、反應(yīng)的改性方法也發(fā)展極快，現(xiàn)在納米材料也用于PA6的改性，耐高溫、低吸濕、高韌性、可電鍍、高強度、高硬度、高阻隔性等不同類型的改性PA6正逐漸被開發(fā)以滿足不斷增長的生產(chǎn)需要，相信未來的PA6改性品種將不斷增加，改性領(lǐng)域也將不斷拓寬。