尼龙6改性研究

张婷婷， 赵献峰

(阳煤集团太原化工新材料有限公司，山西 太原 030051)

引 言

尼龙6(PA6)，是一类分子主链上含聚酰胺基(—CONH—)重复单元的热塑性工程塑料，因其具有良好的结晶性、机械强度以及耐磨损和耐腐蚀等性能，被广泛应用于汽车工业、电子电气、薄膜包装、轨道交通、机械工业和纺织等领域[1]。但是其在拥有优良综合性能的同时，也存在一些缺点，如耐强酸碱性差、干态和低温下冲击强度较低，且由于自身亲水基的存在使其吸水率较高，洗水后冲击强度和弹性模量下降，抗蠕变性差，以致影响制品的电性能和尺寸稳定性，使其应用范围受到限制[2]。随着科学技术的不断进步，各种应用领域尤其汽车制造业、电子工业和航空工业，对工程塑料性能的要求越来越高，其自身的优点已远不能满足要求，因此它的改性研究受到人们的日益重视，通过改性使PA6的某一方面或综合性得以改善或增强，以适应更多更广的领域。

1 增强改性

PA6分子中氢键的存在对其强度和柔性具有一定的影响，氢键的密度越大时，PA6的机械强度越大，而当碳原子越多时，柔性链越长，则韧性会变好。崔周平[3]系统地研究了玻璃纤维增强PA6复合材料力学性能的影响因素。通过对实验比较，A1100偶联剂处理的玻璃纤维优于A187和其他偶联剂处理的玻璃纤维。田雅娟[4]在制备具有极高规整性的四方氧化锌晶须的基础上，对T-ZnO晶须增强MC尼龙进行了研究。实验结果表明，当晶须含量为5%时，MC尼龙复合材料的拉伸强度最高；随着晶须含量的增加，材料的吸水率和耐热性下降。郭卫红[5]等将粉煤灰用硅烷偶联剂处理后填充到浇铸PA6制品中，改善了制品的吸水性、收缩率和热稳定性。

2 阻燃改性

PA6的氧指数为26.4，属易燃材料，为减少火灾的发生，国家相关的法律法规对高分子材料的阻燃提出明确要求，因此PA6在用于与电相关的产品时，必须进行阻燃改性。李启飞[6]制备了多种金属次磷盐并将它们与PA6共混，研究所制得的材料的阻燃性能和力学性能，结果表明，次磷酸铝具有较好的阻燃性能，当其含量为18%时，材料的烧矢量(LOI)提高到25，达到UL-94 V0等级。肖媛芳[7]采用红磷对三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)进行改性，作为PA6的阻燃剂，结果表明，红磷通过干扰三聚氰胺和氰尿酸大平面氢键网络的形成，实现MCA的细化，红磷可促进MCA成炭，改性MCA从气相和凝聚相协同阻燃，提高了PA6的阻燃性能。吕钊霞[8]通过熔融共混法将氨基磺酸胍(GAS)加入到PA6基体中，研究其对PA6阻燃性能的影响，实验显示随着GAS添加量的增加，复合材料的LOI不断提高，当添加的GAS含量为3%时，垂直燃烧测试产生的熔滴明显少于纯尼龙6，当阻燃剂的质量分数大于等于5%时，材料达到UL-94 V0等级，离开火焰，材料发生熄灭且没有熔滴滴落。

3 增韧改性

尼龙增韧改性主要是在尼龙树脂中添加弹性体、韧性树脂等，再经共混挤出制得的改性尼龙，梁秀丽[9]采用纳米碳酸钙与PA6共混制备了纳米CaCO3改性PA6材料，实验结果表明随着碳酸钙含量的增加，改性PA6材料的硬度、弯曲强度、热变形温度都有了提高，尺寸稳定性有所改善，拉伸和冲击性能有所下降。夏金魁[10]采用计划SBS作为PA6的增韧剂，用机械熔融共混的方法制备了PA6/极化SBS增韧共混体系，研究发现共混体系的缺口冲击强度随着极化SBS用量的增加而增大，材料的柔韧性明显提高。周燕等[11]制备了PA6/马来酸酐接枝三元乙丙橡胶增韧共混体系，与PA6/三元乙丙橡胶复合材料相比，橡塑相容性明显改善，材料韧性大幅提升，当马来酸酐接枝三元乙丙橡胶用量为15%时，共混材料的缺口冲击强度比尼龙6大9倍。

4 填充改性

填充改性是指在尼龙树脂中加入一些价格便宜，经济实惠的填料，再经过共混挤出后制成的复合尼龙材料。刘经港[12]选用碳化硅为导热材料，采用环氧树脂E51和偶联剂KH560对填料表面进行表面处理，通过双螺杆挤出共混工艺制备性能优良的导热尼龙复合材料，探讨了导热填料的填充量、表面处理以及PA6的扩链三方面对复合材料的导热性能、结晶性能、机械性能和耐热性能等的影响。刘晨明[13]采用有机蒙脱土与PA6熔融共混注塑成型的方法制备了PA6/OMMT复合材料，研究了其力学性能、耐热性能和摩擦磨损性能。陈神星[14]以金属铝粉为填料，以共聚PA6/66为基材，采用熔融共混法制备铝粉改性的COPA6/66复合材料，结果表明，随着铝粉含量的增大，复合材料的拉伸强度先增大后减小，弯曲模量逐渐增大，冲击强度逐渐减小，微卡软化点逐渐增大。方海林[15]用粉煤灰微珠填充尼龙-6可使材料的拉伸强度、冲击强度、硬度等力学性能得以提高，并提高了制品尺寸的稳定性，降低了材料的成本。

5 尼龙合金

PA6合金是一种非常重要且发展很快的复合改性材料，一般由两种或两种以上的聚合物组成，是一种多组分体系，其中嵌段共聚物、接枝共聚物和共混聚合物在尼龙合金中应用较广。俞强[16]等用马来酸酐接枝聚丙烯与PA6共混得到了性能优良的共混物，与PA6相比该共混物的吸水率明显降低、冲击强度(干度和湿度)均优于PA6。田世雄[17]将低密度聚乙烯(LDPE)、马来酸酐MAH和引发剂过氧化二异丙苯(DCP)按比例混合制得接枝低密度聚乙烯(LDPE-g-MAH)后，再与少量PA6在熔融共混制得LDPE-g-MAH/PA6，研究了马来酸酐和DCP的用量对共混材料拉伸强度的影响，结果显示，DCP量固定时，马来酸酐用量为1.0份时最佳，所制得共混物拉伸强度为27.17 MPa；而固定马来酸酐用量1.0，改变DCP用量时共混物性能相差不大，在DCP用量为0.6份时最佳，其拉伸强度为23.67 MPa。

6 结语

目前，PA6改性研究主要是围绕其增强、增韧、改善耐磨性，提高阻燃能力、改善其导电能力等方面，在这些改性中最常见的方法是与特殊材料共混，通过挤出、反应的改性方法也发展极快，现在纳米材料也用于PA6的改性，耐高温、低吸湿、高韧性、可电镀、高强度、高硬度、高阻隔性等不同类型的改性PA6正逐渐被开发以满足不断增长的生产需要，相信未来的PA6改性品种将不断增加，改性领域也将不断拓宽。