化工论文
尼龙分子链之间强烈的氢键作用使其分子间作用力大、分子链排列整齐，因此具有强韧、耐磨、耐冲击、耐疲劳、耐腐蚀、耐油等优异性能，从而被广泛应用于汽车、电子电气、机械等领域，是一种重要的工程塑料[1 ~5]. 因此，对其在不同环境中的性能进行研究有重要意义和实际价值。
影响尼龙力学性能的因素一直备受关注，王晓春[6]等对尼龙/非晶尼龙共混物的拉伸研究中发现，随着非晶含量的增加，共混物的强度、模量的增高以及断裂伸长率的降低与 γ 相含量增加有关； Pai[7]等对尼龙 6 的纤维进行单轴拉伸，发现杨氏模量和屈服强度随纤维直径的降低而有所提高。 高分子拉伸性能往往随着拉伸比的增加而提高[8,9],而拉伸条件对结晶高分子力学性能的影响，不仅要考虑分子体系、分子链结构，而且要考虑温度[10].
温度对高分子材料力学性能影响的研究一直以来吸引了广泛的关注[11,12]. Shan 等[13]研究了不同性质和尺寸尼龙 6 样品在不同温度和拉伸速率下的形变过程，在特定条件下尼龙 6 样品有双屈服特性，指出特定的温度、拉伸速率以及样品初始结构影响材料拉伸性能。 屈服现象作为重要的材料特性，被认为是导致材料永久变形的不可逆塑性行为的开始[14]. 实验已经证明 Eyring 方程[15]
可以很好地描述高分子，包括非晶高分子和半晶高分子的屈服行为，而 Kohlrausch-Willianms-Watts 模型[16]经过拓展，亦可以很好地对屈服过程进行描述。 本文利用拉伸热台对尼龙 6 在同一形变速率下拉伸过程中不同温度下的应力-应变曲线进行了测试，并根据尼龙 6 的力学性能（ 屈服强度和杨氏模量） 与温度的关系，发现阿伦尼乌斯方程可以很好地描述温度对尼龙 6 样品的影响，同时对温度与材料黏度的关系、屈服强度与黏度的关系也进行了讨论。 为了更深入理解温度对尼龙 6 力学性能的影响，通过原位同步辐射广角衍射（ WAXS） 手段[17]测试了尼龙 6 在不同温度下拉伸过程中的结构变化。
1 实验部分
1. 1 实验材料和样品制备
尼龙 6 购自日本宇部，牌号为 1013B,熔点为210 ~ 215 ℃ ,分子量 15000 ~ 30000,密度为 1. 13g /cm3. 将尼龙 6 颗粒在真空干燥箱内以 60 ℃ 烘干 24 h 后，用平板硫化仪在 230 ℃ 熔化后，逐级加压至 20 MPa 保持 3 min,取出后快速冷却至室温，压制成 0. 5 mm 的薄片，用裁刀裁剪成哑铃样片。 裁剪成的哑铃样品总长 26 mm,其中颈部宽1. 5 mm,两肩间距 3 mm.
1. 2 原位同步辐射 WAXS 实验
原位同步辐射广角衍射实验（ WAXS） 在北京同步辐射 1W2A 线站进行，波长 0. 154 nm. 样品到探测器距离为 89. 5 mm. 使用 Mar165-CCD 探测器采集尼龙 6 原位拉伸过程中的 WAXS 数据。得到的 WAXS 二维图像用 Fit2D 软件进行处理、分析。
使用英国 Linkam 公司生产的 TST-350 拉伸热台将哑铃型的样品以恒定拉伸速率（ 5 μm/s）拉伸，并记录拉伸过程的应力-应变曲线。 拉伸实验在 30、60 和 90 ℃下进行，同时记录拉伸过程中的原位 WAXS 数据。 拉伸实验持续到样品断裂，拉伸数据由 linksys32 软件收集和处理。