聚酰胺6(PA6)是一种用途广泛的聚合物材料,作为纤维主要应用于纺织服装、轮胎帘子线等方面,作为五大工程塑料之一,主要应用于机械、化工、通讯等领域。PA6聚合机理分为水解开环聚合与阴离子开环聚合,两者反应条件截然不同,水解聚合为逐步聚合,采用水作为开环剂,并于聚合后期排水以控制分子量;阴离子聚合为连锁聚合,须严格控制水、酸在极低的含量。水解聚合为逐步聚合,产物分子链端不含活性中心;阴离子聚合为活性聚合,具有反应速度快、分子量高的特性。本文结合水解开环聚合与阴离子开环聚合两种聚合机理,以熔体流动性较好的水解聚合PA6为基体,通过添加己内酰胺(CL)单体及阴离子聚合引发剂与活化剂,在PA6基体熔点以上温度反应得到APA6/HPA6复合产物。为确定引发剂与活化剂的用量,以及合适的反应温度与时间,先后进行了静态浇铸与动态混合、常规工业浇铸温度与目标高温下单纯阴离子聚合实验,优化得到适合目标反应的条件。静态浇铸实验表明,以己内酰胺钠(C10)为引发剂,双酰化内酰胺-1,6-己二胺(C20)为活化剂的阴离子聚合体系在常规浇铸温度(160oС)及相对较高的温度(220oС)下均得到了阴离子聚合PA6产物,FT-IR、TGA、DSC等测试结果表明该阴离子聚合助剂体系同样适合较高的反应温度,热稳定性测试表明CL/C10/C20质量比为100/2.0/2.0时,产物小分子失重比例最低,同时考虑后续进行动态混合时助剂可能存在的少量热损失,故同将CL/C10/C20为100/2.5/2.5列为适合比例。采用转矩流变仪混炼平台作为动态混合反应场所,通过一步加料法混合反应得到两种助剂比例、四种反应温度下的阴离子聚合PA6。FT-IR测试表明产物具有典型聚酰胺特征峰,可萃取物含量测试表明单体转化率均在90%左右,热性能测试表明产物中含有不同聚合程度组分,100/2.5/2.5比例产物结晶度较高,单体剩余较少,反应温度过低与过高将影响熔体流动性、体系交联程度,因而选择230oС作为目标反应温度,反应时间不宜过长,视实时扭矩变化而定。按既定助剂比例、温度进行水解聚合PA6熔体中的己内酰胺阴离子聚合实验,同样采用转矩流变仪及一步加料的方式制备水解聚合PA6/阴离子聚合PA6复合产物。FT-IR测试表明复合产物保持聚酰胺的特征峰,DSC测试表明随着己内酰胺初始含量的增加,复合产物结晶度呈下降趋势,结晶峰由窄变宽,熔融温度下降,TGA测试表明己内酰胺含量较高时存在明显的三个热失重阶段,表明阴离子聚合的发生,可萃取物含量测试表明随着己内酰胺含量的减小,转化率呈上升趋势,最高接近50%,相对黏度测试表明转化率最高的样品相对黏度稍高于空白样品。推测聚合体系在转矩流变仪中存在较为严重的热氧降解,端基含量测试表明反应后空白样品羧基含量增加,降解产物影响了原本可能进行至更高程度的阴离子聚合反应,引入与己内酰胺及PA6相容性较差的线性低密度聚乙烯作为对照,同时也对比了未经工业萃取(含8.88%)的水解聚合PA6作为基体时的聚合情况,实时扭矩变化及反应前后己内酰胺含量测试结果表明,存在热氧降解的情况下,PA6与PE熔体作为反应基体时,己内酰胺均未进行高聚合程度的反应,未经工业萃取的水解聚合PA6与对应比例的助剂混合反应后,己内酰胺参与反应比例低于外加己内酰胺的体系,从侧面印证了聚合物热氧降解对己内酰胺阴离子聚合程度的影响。