【摘 要】
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尼龙类聚合物是重要的工程塑料,然而其结构单元上的氨基或羧基易吸水,导致其力学、热性能等下降,影响其在实际中的应用。本论文系统研究了尼龙6（PA6）和共聚尼龙6/66（PA6/66）吸水率对其微观结构与性能的影响规律,尤其是应用原子力显微镜纳米力学（AFM-NM）与AFM纳米红外（AFM-IR）对其结构与性能的研究,取得如下主要结果:（1）对PA6吸水率与其微观结构和性能的关系研究表明:PA6饱和吸
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尼龙类聚合物是重要的工程塑料,然而其结构单元上的氨基或羧基易吸水,导致其力学、热性能等下降,影响其在实际中的应用。本论文系统研究了尼龙6（PA6）和共聚尼龙6/66（PA6/66）吸水率对其微观结构与性能的影响规律,尤其是应用原子力显微镜纳米力学（AFM-NM）与AFM纳米红外（AFM-IR）对其结构与性能的研究,取得如下主要结果:（1）对PA6吸水率与其微观结构和性能的关系研究表明:PA6饱和吸水率为9 wt.%,吸水行为符合Fick定律。吸水至饱和,其杨氏模量、屈服强度和玻璃化转变温度（Tg）分别降低80%、41%和89%,断裂伸长率增加211%,熔点与结晶度无明显变化。AFM-NM结果表明未吸水PA6中存在大量高模量片晶。随吸水率增加,其非晶区吸水膨胀,片晶边界变得模糊,片晶变得不明显。吸水9 wt.%的PA6中出现厚度为几十纳米的水相富集区。AFM-IR观察到低波数时FTIR难以观察到的吸收峰和结构转变,即1107 cm-1、1020 cm-1处α相和γ相的吸收峰及975 cm-1处γ相的峰。随吸水率增加,三处的峰强明显下降,975 cm-1处峰接近消失,推测在吸水后γ相转变为α相。（2）对PA6/66吸水率与其微观结构和性能的关系研究表明:PA6/66饱和吸水率约13 wt.%,吸水行为符合Fick定律。吸水至饱和,其杨氏模量、拉伸强度和Tg分别下降74%、63%和136%,断裂伸长率增加298%。与PA6相比,FTIR结果表明PA6/66出现对应PA66晶相的弱峰,与纯PA6相比α晶型含量减少,出现了对应于PA6的γ晶相的红外峰。AFM-NM结果表明未吸水的PA6/66中存在片晶,但无球晶。随吸水率增加,其非晶区吸水膨胀,片晶变得更不明显。与PA6中水相富集区相比,PA6/66中的更明显,尺寸更大,在吸水率5 wt.%时即可观察到明显的水相富集区。AFM杨氏模量分布图显示随吸水率增加,低模量区分布变宽,峰强增大,进一步表明PA6/66吸水后其低模量区尺寸变大,模量降低,表明共聚使得PA6/66中非晶部分增加,可以与水分子结合的酰胺键更多,塑化作用更明显。
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