由结晶动力学评价尼龙66%2f尼龙6共混物的相容性

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1、由结晶动力学评价尼龙66/尼龙6共混物的相容性范香翠，刘灿强，张公正北京理工大学化工与环境学院，北京100081关键词：尼龙66尼龙6相容性结晶动力学1前言聚合物共混是高分子材料科学及工程中最活跃的领域之一，它不仅是聚合物改性的重要途径，更是开发具有新性能材料的重要途径。聚合物之间的相容性是选择适宜共混方法的重要依据，也是决定共混物形态结构和性能的关键因素。因此，对混合状态进行精确的表征是研究聚合物共混体系的基础。研究聚合物共混物的相容性并为改善共混物的相容性提供依据，已成为研制共混材料的关键环节之一。据报道，采用结晶动力学分析的方法可评价含结晶聚合物共混物的相容性[1~

2、3]。尼龙66和尼龙6均是结晶性聚合物，向尼龙66中加入尼龙6可以降低尼龙 66的残余应力，改善透明度，增强阻隔性能和尺寸稳定性。本文利用差示扫描量热仪，对共混物进行等温结晶扫描，解析成核和结晶过程，从成核速率、结晶生长速率、结晶前后化学势的变化和结晶表面自由能与共混物组成的相关性评价了尼龙66/尼龙6共混物的相容性。2实验本研究采用的尼龙66和尼龙6均购自鞍山市龙马塑料有限公司，熔融指数为2.8g/10min。将尼龙66和尼龙6在室温下溶解于间甲酚中，搅拌48h,然后在大 量的甲醇中沉淀，过滤，洗涤，真空干燥。共混物的等温结晶在SeikoDSC6200 中进行，扫描速率

3、为5K/min，每隔1.0s记录一个数值。将样品加热到283℃，并 在此温度下保持10min以消除热历史，然后降至设定的温度下等温结晶。等温结 晶完全后，再升温至283℃，测定共混物的熔点。3结果与讨论图1是不同组成下尼龙66/尼龙6共混2.80.80.60.240.200.16物的成核速率(N)和晶体生长速率(G)随共混0.40.20.120.80.4物组成（φNylon6）的变0.00.012162024283236 12162024283236∆T/K化关系。从图1可以看∆T/K(A)(B)Fig.1Relationshipbetweenthenucleationr

4、ateN(A),thecrystal出，随着尼龙6含量的growthrateG(B)andΔTforNylon66/Nylon6blendswithφ增加，在同一过冷度Nylon6=0(□),0.05(●),0.1(∆),0.15(▼),0.2(◊).下，共混物N和G也0.7随之升高。相容共混物的一个显著特征是晶体生长速0.6率依赖于共混物组成的变化而变化[2,3]，若共混物为0.5相容体系，向结晶聚合物中加入一种非晶组分，两者0.4∆之间可能存在的相互作用力抑制了可结晶组分向晶0.3体生长表面扩散的过程，从而抑制了可结晶组分的结晶。图1中G与共混物组成φ显著的相关性表明

5、尼龙66和尼龙6是相容的。物质在熔融态和结晶态下的化学势差可用下式表示：0.00.050.100.150.20φNylon6Fig.2Relationshipbetween∆T/Tm0andφNylon6obtainedatthefixedG(0.006s-1).∆∆µT(1)=Tm0H∆m其中∆Hm、∆T、Tm0分别是高分子重复单元的熔融焓、过冷度∆T=Tm-Tc和平衡熔 点。图2是在同一晶体生长速率（0.006s-1）下∆T/Tm0与φNylon6的关系，∆T/Tm0 随着尼龙6含量的增加而降低，也就是说，共混效应影响了尼龙66熔融态和结晶 态的化学势差，表明尼龙66

6、/尼龙6是相容体系。根据Turnbull-Fisher结晶理论[4]，当结晶温度Tc与熔点接近时，晶体生长速 率(G)可以表示为：logG+∆E(RTc)=logG0−KTm(Tc∆T)(2)K=8πσ/(R∆Hm2)(3)其中G0、∆E、R和σ分别是与温度无关的常数、扩散活化能、气体常数和平均表面自由能。成核速率可用下式表示：logN=logN0−STm2(Tc∆T2)(4)S=2Aσ(R∆Hm2)(5)其中N0是与温度无关的常数。K和S均为结晶表面自由能参数，从公式(2)和公式 (4)中可以看出，K和S均与结晶表面自由能σ呈正比关系。2.828014-1.0240 1

7、20.8-1.5200100.68160-2.060.24 4120-2.580212.00.200.040.050.060.070.08TmTc-1(T0-Tc)-1/K-1m0.161.01.52.02.53.0T2T-1(T0-Tc)-2/K-1mcm0.40.050.100.150.20φNylon60(A)(B)Fig.3RelationshipsdescribedinEqs.(2)and(4)toevaluatethesurfacefreeenergyparametersfromG(A)andN(B)forNylo