成核剂对玻纤增强尼龙6结晶和力学性能的影响(4)
上述的由聚合物熔体因热运动而自发形成晶核的过程称之为均相成核，通常均相成核，其速度慢、晶核少、晶粒大，制品结晶度低，物理机械性能差[10]。借助成核剂或者其他杂质(如催化剂残渣、助剂等)做晶核的成核过程则称之为异相成核。其与均相成核相比，能提高树脂的结晶速度，降低聚合物熔体冷却过程中的过冷度，增大制品的结晶度并使晶体微细化均匀分布[11]。
在纯PA体系中，由于没有现成的晶核，PA只能通过均相成核的方式结晶，因此，其结晶过冷度高，结晶度低且形成的是分布不均匀的大球晶。对聚合物的机械性能，热性能以及透明性都有不利的影响。而在PA与成核剂的共混体系中，均相成核与异相成核同时存在且异相成核在成核过程中处于主导地位[12]。成核剂为PA结晶提供了初期的晶核，使PA熔体中的大分子链能够较高的温度下就能依附在晶核上，从而降低了PA结晶的过冷度；优良的成核剂能还够均匀的分布在PA的熔体中，为熔体提供了足够多的晶核，因此生成的晶体均匀，细微且结晶度高。对聚合物的机械性能，热性能，透明性等有很好的提高。
1.4.1 PA的成核条件
基于成核剂的作用机理与PA的加工条件要求，PA成核剂一般应具备一下条件[13]：
（1）不与PA产生化学反应；
（2）熔点高于PA的熔点；
（3）与PA具有良好的共混性；
（4）在PA中能以细微颗粒均匀分散；
（5）无毒或低毒；
（6）最好与PA具有相似的结构，无色。
1.4.2 PA成核剂的应用效果
研究成核剂对聚合物结晶过程的影响的方法很多，有偏光显微镜(PLM )法、扫描电子显微镜(SEM )法、差示扫描量热(DSC )法、光谱法、膨胀法和解偏振光法等。尽管成核剂对聚合物结晶成核的促进作用有选择性，同时不同的成核剂对同一聚合物的成核结晶促进作用效果是不同的。PA 6一般用硅石、滑石粉、磷酸铅等作为成核剂。
成核剂的添加可使PA 的加工性能和力学性能发生如下变化:
（1）加快结晶速度，缩短注塑周期；
（2）使PA的球晶颗粒更细微化；
（3）生成晶核改变成型制品收缩率；
（4）拉伸强度和弯曲弹性模量增加；
（5）耐热性提高；
（6）断裂伸长率和冲击强度降低。
与国外PA材料的先进水平相比，国内尚有较大的差距。一些专用助剂，如热稳定剂、抗静电剂和成核剂等国内很少有厂家生产，大都依赖进口。而这些助剂对改善PA 性能有时起着至关重要的作用。因此加强对PA 的各种助剂特别是成核剂的基础研究和应用开发十分必要。本课题就将研究何种成核剂及其何种比例对玻纤增强尼龙6的效果是最好的。
1.5 成核剂的常用种类
聚酰胺（Polyamide，PA），俗称尼龙（Nylon），是分子主链上含有重复酰胺基团（—[NHCO]—）的热塑性树脂总称。包括脂肪族PA，脂肪-芳香族PA和芳香族 PA。为了更好地增添其力学及其结晶性能，通常加入成核剂，常有的成核剂为无机非氧化物成核剂，氧化物成核剂，高分子成核剂，碳纤文成核剂。
（1） 无机非氧化物成核剂
常用的无机类非氧化物成核剂有高岭土，蒙脱土等。这类成核剂一般要求其粒晶小于40μm，以保证成核剂能在PA熔体中均匀分布。然而这类成核剂性能的好坏其关键因素在于无机非金属氧化物和PA的形容性。因为无机类物质和有机类物质在分子极性方面的差异，导致无机非金属类成核剂和PA的相容性很差，成核剂很难均匀的分布在PA熔体中，不利于成核剂的成核作用。
于中振[14]等利用差示扫描量热仪（DSC）研究了未处理高岭土和经γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）处理的高岭土对PA6等温和非等温结晶行为的影响。研究发现，高岭土的加入，使 t1/2（半结晶时间）减小，即结晶速率增大，这主要是因为高岭土粒子在PA6基体中起了成核剂的作用，增大了晶核形成速率。高岭土经KH-560 处理后，其与PA6的表面能和其色散分量、极性分量相近，使二者的相容性增强，高岭土在PA6基体中分散得更细、更均匀，高岭土与PA6相互接触的表面积大大增加，导致成核密度增大，成核效率提高；同时经KH-560处理后的高岭土，降低了熔体的黏度，表明高岭土对PA6分子链段运动的束缚减弱，PA6分子链段运动的能力增强，使晶体生长速率增大，二者协同作用的结果导致KH-560高岭土/PA6体系总结晶速率进一步增大，从而进一步提高了PA6的晶体生长速率。