納米材料的表面效應、體積效應和宏觀隧道效應,使得相同組分的納米尼龍6復合材料的性能大大優于熔融共混等常規復合材料,而納米復合材料的團聚效應是規模生產中經常面臨的一大難題,尼龍6原位聚合是有效的應對策略。
尼龍6原位聚合納米材料前景誘人
尼龍6的原位聚合國外早在上世紀70年末80年代就已開始,最先取得成效的是尼龍6分子復合材料。將金屬化的聚對苯二甲酰對苯二胺溶解于己內酰胺均勻混合,在水的作用下開環聚合,得到納米水平分散的尼龍6/PPTA復合材料,PPTA的組分只有0.5%,而尼龍6拉伸強度提高了64%,彈性模量提高了80%。
國內將尼龍6與對苯二甲醛、二氨基二苯基醚的縮聚物陰離子原位聚合,采用差溫掃描儀DSC等溫動力學研究,發現尼龍6基體的結晶速率明顯提高,尼龍6/PMA動力學譜圖上只出現一個玻璃化溫度,且比純尼龍6提高了5℃。
日本豐田公司研究院采用尼龍6原位插層聚合方法獲得了納米尼龍6/粘度復合材料,掀起了世界上納米復合材料研究的熱潮。厚度為1nm寬度為100nm蒙脫土(MMT)均勻分散于尼龍6基體中,質量分數為5%,材料的熱變型溫度由65℃提高到152℃,拉伸強度由68.3MPa提高到97.2MPa。
江蘇海陽尼龍6原位聚合應用透明尼龍板
尼龍6與納米二氧化硅可以采用水開環原位聚合也可以采用陰離子原位聚合。前者,納米二氧化硅未經過偶聯劑處理,用量的增加導致力學性能的下降,經偶聯劑處理后剛好相反,當納米二氧化硅質量分數達到5%時,力學性能達到最大,玻璃化溫度提升5-10℃。
尼龍6與納米二氧化硅陰離子原位聚合,二氧化硅有豐富的羥基,呈強極性,與己內酰胺存在氫鍵作用,聚合誘導期短,速度快,工藝和設備均比水開環連續聚合更為簡單,質量分數只要2%。就對MC尼龍具有良好的增強和增韌作用。而熔融共混方法則容易發生團聚。
江蘇海陽原位聚合尼龍6/66切片
江蘇海陽通過尼龍6原位聚合方法,生產的“海陽”牌尼龍6/66共聚材料,尼龍66的己二酸己二胺鹽在己內酰胺單體中的組分從8%至15%,相對粘度從2.0至3.8,實現了品種規格的多樣化,年產能2萬噸,材料的物理力學、韌性、透明性和玻璃化溫度出現了預期中的改變,成為宇部、中麗等同類型進口產品的替代牌號。