介紹尼龍增韌的原理

更新時間：2022-06-27

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　　尼龍，學名聚酰胺，英文名Polyamide，是一種常用的高分子材料，可以用作工程塑料，也可以作為纖維使用。

　　尼龍是由杜邦公司的Carothers博士于1935年發明，至今已有八十余年的歷史。從最初的尼龍6和66開始，現在已經形成了一個龐大的家族，成員包括脂肪族尼龍、半芳香族和芳香族尼龍，總數不下二十余種，隨著新尼龍單體的不斷合成，這一數字還在不斷增長。

　　MAH分子中含有兩個關鍵的基團：C=C雙鍵和酸酐，這兩個基團在尼龍增韌過程中各司其職，互相配合，完成提高尼龍韌性的目標。

　　首先來說C=C雙鍵的作用。為了能把MAH接枝上去，第一步要用自由基引發劑活化惰性的橡膠或者彈性體主鏈，在主鏈上形成自由基活性位，這樣就能打開C=C雙鍵，將其接枝到增韌劑主鏈上。

　　接著再說酸酐基團。接枝到增韌劑上的MAH含有酸酐基團，當增韌劑與尼龍混合時，酸酐會與尼龍中的胺基反應，生成一種既含有增韌劑鏈段，又包含尼龍鏈段的接枝共聚物，這種接枝共聚物與增韌劑結構*不同，作用也不一樣，被稱作相容劑。

　　相容劑在尼龍增韌過程中起到關鍵性作用。由于它含有增韌劑和尼龍的鏈段，在尼龍/增韌劑混合物中會起到表面活性劑的作用：和增韌劑以及尼龍這兩種組分都有親和性。所以它會優先分布在尼龍與增韌劑這兩種組分的界面處，將增韌劑緊緊包裹住，然后均勻分布在尼龍材料中。

　　增韌尼龍低溫韌性的高低就取決于尼龍中增韌劑分散顆粒的大小，相容劑的含量越多，增韌劑顆粒的尺寸就越小。一般來說，當增韌尼龍達到超韌水平后，增韌劑顆粒的尺寸在200~500納米左右。

　　純尼龍在低溫下的韌性很低，增韌是尼龍常用的改性方法之一。POE-g-MAH和EPDM-g-MAH作為常用的尼龍增韌劑，增韌效果好，操作方便而大受歡迎。利用增韌劑鏈段上MAH基團的反應性，尼龍與增韌劑在混合過程中原位生成了相容劑，相容劑的多少決定了尼龍增韌水平的高低，而且與增韌工藝關系密切。

　　將尼龍與增韌劑混合后，可以顯著提高尼龍的低溫韌性，降低尼龍的吸水性，但是材料的拉伸強度顯著下降。強韌平衡是指尼龍韌性提高的同時，拉伸強度不降低或者少降低，這一直是尼龍增韌研究中追求的目標。