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聚己內酰胺(PA6) 俗稱尼龍6，具有優(yōu)良的機械強度、剛度、硬度、韌性、耐磨性，且具有優(yōu)異的加工性能，適合于紡絲、注塑、擠出、吹塑等多種加工方式，主要應用于合成纖維和工程塑料領域，如汽車、電子電氣部件、機械構件 、薄膜等。

近年來隨著我國汽車、電子等行業(yè)的快速發(fā)展，尼龍6工程塑料的應用越來越廣泛。注塑加工是尼龍6的主要加工方式之一，在保證制品性能的前提下，應盡可能縮短成型周期( 即由注射、保壓、冷卻定型、開模、取出制品到下一個制件生產開始前的一個完整的生產周期) ，同時制品應具有較小的成型收縮率，保證制品尺寸的準確性和穩(wěn)定性。

為了提高尼龍6的綜合性能，經常加入各種各樣的改性劑，成核劑是尼龍6的注塑加工過程中常用的改性劑。尼龍6屬于半結晶性聚合物，結晶特性對尼龍6的成形性能、力學性能都具有顯著影響，在尼龍6注塑加工過程中添加成核劑，可以加快尼龍6的結晶速度，縮短其成型周期。

尼龍6注塑加工過程中采用的成核劑主要有無機礦物微粒( 如滑石粉、二氧化硅) 、金屬氧化物( 如氧化鎂、氧化鋁) 、鹽( 如褐煤酸鈉、褐煤酸鈣、苯膦酸鈉、苯膦酸鋅) 、低聚物( 如己內酰胺環(huán)二聚體) 、高熔點尼龍( 如尼龍46) 等。

目前，對成核劑在尼龍6中的作用研究主要集中在結晶動力學等微觀層面，作者選擇較為常見的2種有機成核劑和2種無機成核劑分別用于尼龍6的注塑加工，研究了成核劑種類、用量對尼龍6注塑成型效果及其結晶性能和力學性能等實際加工應用的影響，以期對尼龍6產品開發(fā)及加工應用提供指導。

成核劑及其添加量對尼龍 6 注塑成型效果的影響

不同成核劑及其添加量時尼龍6的注塑成型時間及成型收縮率見表1。從表1可知：純尼龍6的注塑成型時間為23 s ，添加成核劑后尼龍6的注塑成型時間明顯縮短，為12～ 19 s，且隨著成核劑添加量的增大而降低，在成核劑質量分數(shù)為0.1%時效果已經非常明顯，在成核劑質量分數(shù)為0.15%時基本達到最短成型時間，繼續(xù)增加成核劑用量，效果不明顯；

采用有機成核劑N22和DN時注塑成型效果優(yōu)于無機成核劑滑石粉和白炭黑，且白炭黑在縮短成型時間方面的效果比滑石粉更差；純尼龍6的注塑成型收縮率為1.3636%，添加成核劑后尼龍6的注塑成型收縮率明顯降低，且隨著成核劑用量的增加，尼龍6的注塑成型收縮率逐步降低，當成核劑質量分數(shù)超過0.15%后，成型收縮率變化不大; 當成核劑用量一定時，添加不同成核劑，尼龍6的注塑成型收縮率的差異不大。

成核劑及其添加量對注塑尼龍 6 結晶性能的影響

根據(jù)不同成核劑及其添加量的注塑尼龍6樣條的DSC曲線，得到注塑尼龍6的結晶峰溫度見表2。從表2可知：在未添加成核劑時，尼龍6的結晶峰溫度為167.2 ℃，而添加4種不同的成核劑后，注塑尼龍6的結晶峰溫度都顯著提高，而且都是在添加成核劑質量分數(shù)為0.05%時，各樣條的結晶峰溫度均大幅提高至188 ～ 189℃ ; 

繼續(xù)增加成核劑質量分數(shù)至0.20% ，各樣條的結晶峰溫度基本不變，但成核劑為白炭黑時，隨著其用量的增加，注塑尼龍6的結晶峰溫反而略有降低，可能是由于白炭黑為納米尺度的粉體，容易團聚，在其用量增加后分散效果降低。

成核劑及其添加量對注塑尼龍 6 力學性能的影響

成核劑及其添加量對注塑尼龍6力學性能的影響見表3。表3可知：未添加成核劑時，尼龍6的拉伸強度為66.3 MPa，斷裂伸長率為75.6% ，缺口沖擊強度為10.2 kJ/m2 ; 添加成核劑質量分數(shù)0.05%～0.20%，注塑尼龍6的拉伸強度明顯提高，達73.90～77.63 MPa，而斷裂伸長率和缺口沖擊強度明顯降低，分別為18.79%～29.43% 和6.50～9.83 kJ/m2，這是由于成核劑的存在使得尼龍6結晶度提高，材料的剛性提升，而結晶區(qū)的形變能力低于非結晶區(qū)，使得材料的延展性和抗沖擊性能下降，但這些性能仍處在實際應用可以接受的范圍之內。

相比之下，添加有機成核劑N22和DN的注塑尼龍6的缺口沖擊強度較高，而添加無機成核劑滑石粉和白炭黑的注塑尼龍6的缺口沖擊強度較低，這是因為在尼龍6中有機成核劑的分散效果好，而無機成核劑粉體容易發(fā)生團聚，形成粒徑較大的聚集體，使得實際的有效晶核數(shù)量減少，同時團聚體成為應力集中點，反而對力學性能有不利影響。

綜合上述結果，相比無機成核劑，采用有機成核劑時，尼龍6的注塑成型效果、結晶性能和力學性能更好。這是由于有機成核劑與尼龍6大分子鏈具有更好的親和性，在熔融共混時在尼龍6中的分散效果更好。

在結晶過程中，有機成核劑更容易通過分子間作用力促使尼龍6分子鏈以成核劑為核心形成結晶。綜合考慮，在尼龍6注塑加工過程中，添加有機成核劑質量分數(shù)0.10%～ 0.15%較為合適，可以有效縮短成型時間，降低成型收縮率，同時提高尼龍6的拉伸強度，且斷裂伸長率和缺口沖擊強度的降幅不大，繼續(xù)提高成核劑的添加量，效果并不明顯。