[發明專利]調控尼龍6晶型的方法及應用

有效

• 申請號: 201510037565.1
• 申請日: 2015-01-26
• 公開（公告）號: CN104494129B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 郭慧龍;李景慶;蔣世春
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B29C55/02
• 分類號: B29C55/02;B29C43/02;B29C43/52;B29K77/00
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙)12214
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明屬于高分子材料物理技術領域，更加具體地說，涉及一種以拉伸溫度調控制備α晶型尼龍6的方法和應用。

背景技術

尼龍6(Nylon6)，英文名：Polyamide?6，縮寫為PA6。其化學式為：-[NH-(CH₂)₅-CO]_n-。作為代表性的工程熱塑性材料，由于尼龍良好的硬度、韌性、拉伸強度、抗屈服和穿刺的性能，以及低氧傳速率，尼龍被廣泛使用在各個領域。其中尼龍6是尼龍的重要種類之一，具備兩種主要的穩定晶型。在單斜的α晶型中，由反向排列的伸展鏈之間由氫鍵連接形成的氫鍵片，由范德瓦爾斯力結合。六方晶系的γ晶型的氫鍵存在于相鄰的同向排列的扭鏈。其中γ晶型的氫鍵弱于α晶型，而α晶型為尼龍6中最穩定的晶型。因此制備高α晶型的尼龍6具有重要意義。這兩種晶型在一定條件下可以相互轉化，γ-α晶型轉變在一定條件下可以發生，比如退火、環糊精處理等。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種以特定溫度下單軸拉伸模壓的方法調控尼龍6的結晶，相較于退火、環糊精處理等方法，形變誘發的γ-α晶型轉變使用設備方便，不需要很高的操作溫度和復雜的處理工藝，操作較為便利。在尼龍6中可實現拉伸引起的γ-α晶型轉變，單軸拉伸制備較高α晶型的尼龍6對于深入研究于尼龍6中α晶型和γ晶型形成機理有重要的意義。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：

調控尼龍6晶型的方法，將尼龍6樣品自室溫升溫至30—60℃并予以保溫，以在恒溫30—60攝氏度下以5μm/s恒定速率進行拉伸，以使尼龍6樣品產生10—80％的應變。

在上述技術方案中，所述室溫為20—25攝氏度；升溫速度為0.5—1攝氏度/min。

在上述技術方案中，所述尼龍6樣品可選擇市購尼龍進行熔融加工，保壓干燥即可，按照下述步驟進行制備：

步驟1，將尼龍6進行熔化后加壓至5MP，保持5分鐘后釋放壓力，再加壓至10MPa，保持5分鐘后釋放壓力，再加壓至15MPa，保持5分鐘后取出，迅速冷卻至室溫20—25攝氏度；

步驟2，取出步驟1模壓好的尼龍片材，置于烘箱中，以60℃抽干燥處理24小時，真空度0-0.1Mpa，即得到尼龍6樣品。

如上述的方法在制備高含量α晶型尼龍6中的應用，在恒溫30—60攝氏度下以5μm/s恒定速率對尼龍6進行拉伸，以使尼龍6產生10—80％的應變。未采用拉伸的尼龍6中，α晶型和γ晶型同時存在于尼龍6中，且兩種晶型比例接近，在產生10％應變之后，α晶型比例占到50％以上，且γ晶型含量低于7％。并可通過增加尼龍6的形變，來提高α晶型的比例。

與現有技術相比，本發明是一種簡單、有效、節能的方法制備較高α晶型的尼龍6，拉伸過程中的精確溫度控制有利于γ-α晶型轉變的效率。α晶型和γ晶型同時存在于尼龍6中，且兩種晶型比例接近，γ晶型的扭曲分子鏈應當充分伸展，要具備足夠的分子流動性以改變晶體的堆垛。在本發明的技術方案中采用30℃的拉伸溫度，以提高尼龍6的分子流動性，同時在5μm/s恒定速率下單軸拉伸，取得較高α晶型含量的尼龍6。本方法可以較便利地提高α晶型的比例。

附圖說明

圖1是本發明實施例1中未拉伸前，在30℃時尼龍6的WAXS圖。

圖2是本發明實施例1中，在30℃時，不同拉伸應變的尼龍6的DSC圖。

圖3是本發明實施例1中，拉伸過程中原位WAXS結果。

圖4是本發明實施例1中，拉伸過程中利用兩種晶型的峰面積比得到兩種晶型的比例示意圖。

圖5是本發明實施例2中，拉伸過程中原位WAXS結果。

具體實施方式

下面結合具體的實施方式，對本發明作進一步的詳細說明：

實施例1

將50g尼龍6(牌號1013B，日本宇部)，經過230℃溫度下平板硫化儀逐級加壓制備的0.5mm尼龍片材迅速冷卻，以承德市金建檢測儀器有限公司來承制設計形狀的裁刀裁剪為啞鈴樣片，其中拉伸區域長6mm，寬2mm。經過真空干燥箱60℃干燥24小時后，在30℃下，其WAXS(廣角X射線散射)結果及各晶型示意如圖1所示，可見未拉伸的尼龍6樣品同時具備α晶型和γ晶型。