據統計，2021年，中國尼龍6切片消費總量達到412.7萬噸，尼龍66消費量約64萬噸，加上其他尼龍品類，總的尼龍消費量預計在500萬噸以上，全球尼龍消費量約為1000萬噸。而這只是去年一年的數據，過去數十年間，中國乃至世界，總的尼龍消費量已達數千萬甚至上億噸。

? ? ? ?尼龍樹脂

尼龍是20世紀30年代發展起來，首先用于合成纖維工業，隨后由于其優良的物理機械性能而被用作工程塑料，并得到迅速的發展，目前被廣泛地用于汽車工業、電氣工業、建筑材料、機械部件、醫療器械以及日用品等各個領域。

? ? ? ?尼龍在汽車中的應用 ?圖源：道默化學

雖然尼龍材料具有較好的持久性，所制成的制品大多屬于耐用品。但是日積月累，加上巨大的體量，仍然會有大量的尼龍制品及材料會淪為廢品，對環境也造成危害。

隨著碳循環等環保概念的落實，回收尼龍材料越來越受到產業鏈上下游的重視。根據英威達報道，其某款再生尼龍66可達到新料相當的性能，在生產過程中，新型再生尼龍66的生產與與原生尼龍66相比，溫室氣體排放量減少83%，能源消耗減少82%，用水量減少57%。可見，再生尼龍有著巨大的實用和環境價值。

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尼龍在加工過程中會發生降解，造成分子量的損失，影響聚合物的熔體強度和可加工性，在使用過程中受環境等因素影響也會造成一定程度的降解，其結果是物理方法再生料或者回收料往往不能夠應用在性能要求較高的場合。

尼龍分子鏈主要由聚酰胺集團構成，其降解斷鏈后會形成大量含端氨基或者端羧基活性基團的短鏈分子，會造成材料熔融指數上升，耐熱、強度、抗水解等性能下降，如果將他們進行封端擴鏈，可以有效改善其性能。

? ? ? ?尼龍66結構示意圖

擴鏈劑通過熱穩定性好的多官能團化合物使大分子發生偶聯或支化反應提高聚合物的分子量。擴鏈反應通常用反應擠出技術完成，具有簡便、快速、安全等優點，提高產品性能，改善材料品質，從而提高改性塑料產品的競爭力。

? ? ? ?某環氧型擴鏈劑結構示意圖

近年來用于尼龍改性的擴鏈劑品種主要有環氧官能化擴鏈劑、噁唑啉基擴鏈劑 和碳酸酯官能團擴鏈劑。回收尼龍中添加擴鏈劑可以增大尼龍分子鏈長度，減少降解，降低回收尼龍的熔體流動 ，提升回收尼龍的模量強度甚至韌性，提升回收尼龍的抗水解性能，大幅度提升產品的物理性能使其達到新料或者優于新料的性能。但是有些回收尼龍中含有大量的阻燃劑，其在加工過程會釋放出酸性物質，大大的影響擴鏈劑的效果，需要添加吸酸劑處理。

通過在雙螺桿擠出機反應擠出中，利用吸酸劑對環氧聚合型擴鏈劑進行保護，提高擴鏈劑對回收尼龍的擴鏈效率。考查了擴鏈劑的用量、吸酸劑的品種、共混條件等對擴鏈反應的影響，為回收尼龍的進一步開發應用提供新的依據。

擴鏈劑的用量和回收尼龍熔融指數的關系

回收尼龍含有很多添加劑和雜質，在加工過程中使得尼龍降解形成端氨基和羧基 ，而這些官能團反過來加速尼龍的降解，降解后的尼龍熔融指數會大幅提升。環氧官能化擴鏈劑每個分子上含有9~12個環氧官能團，與氨基和羧基都可以發生反應，起到擴鏈、支化和交聯的作用。

? ? ? ?擴鏈劑的用量與熔融指數的關系

可以看出，經環氧官能化擴鏈劑擴鏈后，熔融指數變小，熔體粘度增大，流動性變差。隨著擴鏈劑用量的進一步增大，熔融指數下降的幅度不明顯。由于考慮到成本因素，本實驗中擴鏈劑的用量為2% 。

吸酸劑的品種對熔融指數的影響

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回收尼龍中含有大量的阻燃劑，阻燃劑在加工過程會釋放出酸性物質，這些酸性釋放物會與環氧官能團反應，降低擴鏈劑的效能。通過添加吸酸劑，可以吸收掉這些酸性釋放物。

不同品種的吸酸劑與熔融指數的關系

從表可以看出 ，添加不同的吸酸劑對熔融指數的影響區別很大。主要的原因可能是由于吸酸劑堿性的強弱不同引起的。強堿性的三乙醇胺在高溫下自身也很容易與環氧官能團反應，達不到保護環氧官能團的作用。而弱堿性的無機填料填料通過添加1%，就能將熔融指數下降13.8%。

吸酸劑的用量對熔融指數的影響

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吸酸劑都是弱堿性物質，在高溫下也都可以與環氧官能團反應。如果添加量過多的話，反而會影響擴鏈效果。從下圖可以看出來，隨著吸酸劑用量的增大，回收尼龍的熔融指數先呈下降趨勢，到達一個低點后急劇上升。當吸酸劑用量為2%時，回收尼龍熔融指數為2.28 g/10 min，下降的幅度最大。

? ? ? ?吸酸劑的用量與熔融指數的關系

主機頻率和熔體溫度對擴鏈效果的影響

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本實驗中所用的擴鏈劑為環氧類擴鏈劑 ，其在回收尼龍的加工溫度下幾秒種就起到擴鏈作用; 回收尼龍加工過程中一般熔體溫度都在230℃以上 ，溫度太低不能擠出。

? ? ? ?主機頻率與熔融指數的關系

? ? ??熔體溫度與熔融指數的關系

從上圖中可以看出，在保證回收尼龍擴鏈和加工的前提下，回收料在雙螺桿中停留的時間越短，熔體溫度越低，擴鏈效果越明顯。

部分尼龍擴鏈劑的種類和生產企業羅列如下：

回收尼龍的擴鏈改性是一個復雜的過程，不僅受環氧聚合型擴鏈劑用量，吸酸劑種類和用量的影響，而且與加工條件息息相關。除了使用擴連接改善其降解斷鏈狀況，還可以通過添加增韌劑等改善其韌性等性能。

參考資料：回收尼龍的擴鏈改性，互聯網資料等。

原文始發于微信公眾號（艾邦高分子）：回收尼龍降解劣化，如何進行擴鏈改性？