尼龙6的增韧性研究及应用前景
谢敏敏
[摘要]：综述了国内外尼龙增韧改性的研究进展，介绍了高韧性尼龙 6工程塑料的研究进展及应用前景，并从不同方面对尼龙的增韧进行了探讨，例如与聚烯烃及弹性体共混增韧、掺混高韧性工程塑料增韧、无机粒子增韧。

[关键词]：尼龙6 增韧
尼龙作为当今第一大工程塑料，大多数品种为结晶型聚合物，大分子链中含有酰胺键，能形成氢键，其具有强韧、耐磨、耐冲击、耐疲劳、耐腐蚀等优异的特性，特别是耐磨性和自润滑性能优良，摩擦系数小，因而尼龙在与其他工程塑料的激烈竞争中稳步迅速增长，年消费量已经超过100万吨，年增长率为8%～10%，广泛应用于汽车家用电器及运动器材等零部件的制造。

但是尼龙6存在低温和干态冲击性能差，吸水性大等弱点，使其应用领域受到一定限制，为适应工业发展的需要，近年来通过共混改性，使其向高冲击、低吸水和优化加工等方向发展的研究成为广泛关注的课题。

尼龙6的增韧工作自20世纪70年代以来一直是尼龙改性的重要课题，美国、西欧、日本先后开发了各种牌号的高抗冲尼龙6合金。

尼龙6是比较容易形成合金的树脂，合适的相容剂是形成韧性尼龙的关键。

高韧尼龙6合金的获得主要有以下三种途径：一是通过与聚烯烃及弹性体共混；二是掺混高韧性工程塑料；三是无机粒子增韧。

1. 聚烯烃、弹性体增韧
尼龙6与非极性或弱极性的聚烯烃、弹性体共混可以改善韧性。

但尼龙6带有强极性的酰胺基团，与聚烯烃、弹性体的相容性差，导致合金的韧性下降。

解决相容性的方法有两种：一种方法是尼龙6中加入单体熔融接枝聚烯烃工弹性体，单体一般为带羧基官能团的马来酸酐（MAH）、甲基丙烯酸缩水甘油醇（GMA）；另一种是加入一种能同聚烯烃或弹性体相容的、带有活性基团（如环氧基）的第三组分，反应基团可以和尼龙6分子末端的胺基实现反应性相容。

另外，采用聚烯烃接枝丙烯酸的方法是改善尼龙与聚烯烃弹性体相容性的另一种有效途径。

这是由于接枝丙烯酸共聚物所带的羟基官能团同样能与尼龙末端的胺基反应形成化学键。

虽然羟基的反应活性不如二酸酐，但是由于丙烯酸自身可以发生聚合，在接枝过程中可形成较长的聚丙烯酸支链，因而可获得较高的接枝率；所制备的接枝共聚物与尼龙
产生的反应增容作用也很强烈，通过这一方法所获得的合金同样可以达到超韧性。

“壳-核”共聚物增韧尼龙。

壳-核”共聚物是以交联的弹性体为核，由具有较高玻璃化转变温度的聚合物为壳的共聚物。

这种共聚物的粒径在聚合过程中可独立地控制，不受共混加工条件的影响，这种共聚物对尼龙有很强的增韧作用。

Wang等人研究了PA66、聚丙烯(PP)、马来酸酐接枝氢化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物(SEBS-g-MAH)共混物的增韧机理。

在PA66基体中，PP圆形微粒被SEBS橡胶包裹而形成这种结构。

体系受应力作用时，SEBS 颗粒产生空洞，随后这些界面空洞发展为大量裂纹的增长，进而基体产生大量剪切屈服，从而产生良好的增韧效果。

2. 高韧性工程塑料增韧
尼龙6掺混高韧性工程塑料，不仅可提高材料的韧性，还可以改善其综合性能。

此类合金主要有尼龙6/ABS、尼龙6/PC、尼龙6/PPO等，广泛应用于汽车、电子等领域。

尼龙6与ABS不相容，提高尼龙与ABS的相容性，可以用苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）、ABS与马来酸酐的接枝共聚物、线性环氧树脂等作相容剂。

SMA是尼龙6与ABS 的一种重要相容剂，由于其分子链中的苯乙烯结构可与ABS相容；同时所含的二酸酐可以在挤出过程中与尼龙6的端胺基反应形成化学键。

尼龙6与PC共混体系属于典型的结晶和非结晶的组合体系。

日本工业科学技术学院国立材料与化学研究所采用添加马来酸酐改性SEBS为相容剂研制开发出尼龙6/PC合金。

当不添加改SEBS时，尼龙6/PC合金的冲击强度仅为30J/m，但当添加一定量的改性SEBS时，尼龙6/PC合金的冲击强度提高到700J/m，伸长率提高约50倍。

尼龙6与PPO（聚苯醚）合金自20世纪70年**发以来逐渐受到人们的重视。

这类合金具有低温下冲击强度高，抗蠕变性优良，吸湿性低，耐药品性优良等特点。

Chang等人证明：苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油醇共聚物（SGMA）能大大增加尼龙6和PPO 的相容性，尼龙6/PPO为50/50时，加入适量的SGMA后拉伸强度、冲击强度都大幅提高。

冯威等人的研究表明POE-g-MAH可增加尼龙6/PPO之间的相容性。

此外，将尼龙6和高韧尼龙如长链尼龙（尼龙11，尼龙12等）共混，也可以获得高韧性材料。

如日本合成橡胶公司将80份的尼龙46与20份的尼龙6共混，得到的共混物的冲击强度可达100J/m。

3. 无机非弹性体增韧尼龙
无机填料刚性粒子分为常规填料、超细填料和纳米填料。

其增韧机理为：刚性粒子均匀的分散在基体中，当基体受到冲击时，粒子与基体之间产生来银纹，同时粒子之间的基体也产生塑性变形，吸收冲击能，从而达到增韧效果。

随着粒子粒度的变细，粒子的比表面积增大，粒子与基体之间接触界面增大，材料在受冲击时会产生更多的银纹和塑性变形，从而吸
收更多的冲击能，增韧效果提高。

无机粒子对尼龙6的增韧效果可能不如弹性体增韧效果好，但是在改善尼龙6的韧性的同时可以改善尼龙6的其它力学性能。

无机粒子增韧尼龙6必须具备以下条件：（1）无机粒子应与尼龙6界面粘合性良好；（2）超细无机粒子应分散良好；（3）粒子分散浓度和粒径应恰当，不能过大也不能过小。

欧玉春的研究表明：表面改性和界面改性剂的使用高岭土与尼龙6基体之间形成了具有良好界面粘合柔性界面层，从面制得了高韧性、高强度、高模量的高岭土/尼龙6填充复合材料。

尼龙纳米复合材料发展看好，材料具有很高强度、韧性及阻透性能，有优良的热稳定性和尺寸稳定性，加工性优良，对设备磨损小，生产效率高，可广泛地应用于航空、汽车、家电、电子及包装器材等行业。

纳米复合材料可通过改性纳米蒙脱土作为填料在己内酰胺单体中反应获得，也可以通过改性蒙脱土与尼龙6机械共混制得。

采用聚烯烃弹性体增韧方法制备高韧性尼龙6，是目前增韧尼龙6的最主要开发方向。

为了获得较高的韧性，必须选择适当的弹性体，适宜的相容剂及用量、冲击改性剂用等。

无机非弹性体增韧尼龙6具有较好的刚性、韧性平衡，其发展前景看好。

随着汽车、电子电器、机械等行业的发展，高韧性、高强度、多功能的尼龙6应用范围会越来越广，需求量将会继续增大。

[参考文献]：
[1]. 欧玉春. 尼龙基复合材料的增韧和增强[J]. 工程塑料应用. 1993.(02)
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