拉伸变形在制备高含量α晶型尼龙6中的应用

摘要

本发明公开拉伸变形在制备高含量α晶型尼龙6中的应用，采用熔融模压法制备尼龙6片材，经过真空干燥处理后，去掉尼龙6中的水分，以30℃为拉伸温度，5μm/s为恒定拉伸速率拉伸尼龙6，在应变大于10％阶段将得到高α晶型含量的尼龙6。此拉伸温度得到的α晶型效率最佳。本发明的方法要求简单、操作便利，为高效制备高α晶型含量的尼龙6提供了一种简单易行的方法，并对于研究α晶型的形成机理具有研究意义。

说明书

本发明申请是母案申请“调控尼龙6晶型的方法及应用”的分案申请，母案申请的申请日为2015年1月26日，母案申请的申请号为2015100375651。

技术领域

本发明属于高分子材料物理技术领域，更加具体地说，涉及一种以拉伸温度调控制备α晶型尼龙6的方法和应用。

背景技术

尼龙6(Nylon6)，英文名：Polyamide 6，缩写为PA6。其化学式为：-[NH-(CH₂)₅-CO]_n-。作为代表性的工程热塑性材料，由于尼龙良好的硬度、韧性、拉伸强度、抗屈服和穿刺的性能，以及低氧传速率，尼龙被广泛使用在各个领域。其中尼龙6是尼龙的重要种类之一，具备两种主要的稳定晶型。在单斜的α晶型中，由反向排列的伸展链之间由氢键连接形成的氢键片，由范德瓦尔斯力结合。六方晶系的γ晶型的氢键存在于相邻的同向排列的扭链。其中γ晶型的氢键弱于α晶型，而α晶型为尼龙6中最稳定的晶型。因此制备高α晶型的尼龙6具有重要意义。这两种晶型在一定条件下可以相互转化，γ-α晶型转变在一定条件下可以发生，比如退火、环糊精处理等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种以特定温度下单轴拉伸模压的方法调控尼龙6的结晶，相较于退火、环糊精处理等方法，形变诱发的γ-α晶型转变使用设备方便，不需要很高的操作温度和复杂的处理工艺，操作较为便利。在尼龙6中可实现拉伸引起的γ-α晶型转变，单轴拉伸制备较高α晶型的尼龙6对于深入研究于尼龙6中α晶型和γ晶型形成机理有重要的意义。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

调控尼龙6晶型的方法，将尼龙6样品自室温升温至30—60℃并予以保温，以在恒温30—60摄氏度下以5μm/s恒定速率进行拉伸，以使尼龙6样品产生10—80％的应变。

在上述技术方案中，所述室温为20—25摄氏度；升温速度为0.5—1摄氏度/min。

在上述技术方案中，所述尼龙6样品可选择市购尼龙进行熔融加工，保压干燥即可，按照下述步骤进行制备：

步骤1，将尼龙6进行熔化后加压至5MP，保持5分钟后释放压力，再加压至10MPa，保持5分钟后释放压力，再加压至15MPa，保持5分钟后取出，迅速冷却至室温20—25摄氏度；

步骤2，取出步骤1模压好的尼龙片材，置于烘箱中，以60℃抽干燥处理24小时，真空度0-0.1Mpa，即得到尼龙6样品。

如上述的方法在制备高含量α晶型尼龙6中的应用，在恒温30—60摄氏度下以5μm/s恒定速率对尼龙6进行拉伸，以使尼龙6产生10—80％的应变。未采用拉伸的尼龙6中，α晶型和γ晶型同时存在于尼龙6中，且两种晶型比例接近，在产生10％应变之后，α晶型比例占到50％以上，且γ晶型含量低于7％。并可通过增加尼龙6的形变，来提高α晶型的比例。

与现有技术相比，本发明是一种简单、有效、节能的方法制备较高α晶型的尼龙6，拉伸过程中的精确温度控制有利于γ-α晶型转变的效率。α晶型和γ晶型同时存在于尼龙6中，且两种晶型比例接近，γ晶型的扭曲分子链应当充分伸展，要具备足够的分子流动性以改变晶体的堆垛。在本发明的技术方案中采用30℃的拉伸温度，以提高尼龙6的分子流动性，同时在5μm/s恒定速率下单轴拉伸，取得较高α晶型含量的尼龙6。本方法可以较便利地提高α晶型的比例。

附图说明

图1是本发明实施例1中未拉伸前，在30℃时尼龙6的WAXS图。

图2是本发明实施例1中，在30℃时，不同拉伸应变的尼龙6的DSC图。

图3是本发明实施例1中，拉伸过程中原位WAXS结果。

图4是本发明实施例1中，拉伸过程中利用两种晶型的峰面积比得到两种晶型的比例示意图。

图5是本发明实施例2中，拉伸过程中原位WAXS结果。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式，对本发明作进一步的详细说明：

实施例1

将50g尼龙6(牌号1013B，日本宇部)，经过230℃温度下平板硫化仪逐级加压制备的0.5mm尼龙片材迅速冷却，以承德市金建检测仪器有限公司来承制设计形状的裁刀裁剪为哑铃样片，其中拉伸区域长6mm，宽2mm。经过真空干燥箱60℃干燥24小时后，在30℃下，其WAXS(广角X射线散射)结果及各晶型示意如图1所示，可见未拉伸的尼龙6样品同时具备α晶型和γ晶型。

在30℃下，以5μm/s恒定速率拉伸样品，分别取拉伸应变为10％，80％的样品进行DSC(TGA/DAC 1/1600HT)测试，测试结果如图2所示。从图2可以看到尼龙6样品从未拉伸时同时具备α晶型和γ晶型，在拉伸应变为80％时主要由α晶型组成，且α晶型含量很高。

同时利用拉伸过程中的图3所示原位WAXS结果，利用如图1所示的峰拟合可以分离出α晶型和γ晶型的衍射峰，利用两种晶型的峰面积比得到两种晶型的比例，如图4所示。随着拉伸应变的增加，γ晶型转化为α晶型。未拉伸阶段α晶型占总样品30％左右，γ晶型含量为约20％。在应变为10％之后α晶型达到总样品50％之上，γ晶型含量低于7％。

实施例2

将50g尼龙6(牌号1013B，日本宇部)，经过230℃温度下平板硫化仪逐级加压制备的0.5mm尼龙片材迅速冷却，以承德市金建检测仪器有限公司来承制设计形状的裁刀裁剪为哑铃样片，其中拉伸区域长6mm，宽2mm。经过真空干燥箱60℃干燥24小时后，在60℃下，以5μm/s恒定速率拉伸样品。其原位拉伸WAXS结果及各晶型示意如图5所示，可见同样具备γ晶型转化为α晶型的结果。与图3对比，相较于拉伸温度30℃，在拉伸温度为60℃时，未拉伸阶段尼龙6样品γ晶型含量更高，且γ晶型转化为α晶型的效率和转化率都有所下降，但均能表现出γ晶型到α晶型的转化。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。