1实验
1.1原料及制备方法
以南方尼龙制品有限公司生产的尼龙6为母料，上海汇精亚纳米新材料有限公司生产的硬脂酸，钛酸脂偶联剂为分散改性剂，山东淄博海纳高科材料有限公司生产的纳米SiO2（平均粒径14nm和30nm）为纳米改性粒子。试样制备方法：往经充分干燥尼龙母料中分别加入不同质量分数的纳米SiO2（研究粒径对力学影响，使用平均粒径30nm和14nm的SiO2，其余各实验均采用平均粒径14nm的SiO2），将物料在高速混合机（张家港联达机械厂）中混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出（挤出机各段温度为180～225℃，螺杆转速200r/min），用注塑机与万能制样机制成标准试样即可。
1.2性能测试方法
按GB104321993测定改性纳米SiO2/PA6试样的抗冲击强度，按GB/T934122000测定试样的弯曲强度，按GB/T104021992测定试样的拉伸强度，按GB/T104121992测定试样的压缩性能，按GB/T163322000测定试样的维卡软化温度（VST），按GB/T103721988测定试样的透湿性，按ASTMD3985测定试样的透氧性。
2结果与讨论
2.1纳米SiO2用量对冲击强度的影响为了研究纳米SiO2用量对改性SiO2/PA6冲击强度的影响，改变纳米SiO2的用量并制备纳米SiO2/PA6试样，分别测试冲击强度，随纳米SiO2在PA6中用量的增加，其耐冲击强度增加，当纳米SiO2的质量分数为5时，冲击强度达到最大值，比未填充尼龙6时的冲击强度提高了近50.随后继续增加纳米SiO2的用量，材料的冲击强度又降低，显然纳米SiO2填料对尼龙6具有显着的增韧效果。实验还发现，纳米SiO2含量高于3的试样断口面，具有明显的应力发白现象。这说明纳米SiO2在高速应力场作用下，产生了大量的银纹（银纹是冲击作用下能量耗散的主要形式之一）。
这是因为纳米SiO2粒径很小，在冲击作用下，不足以引发破坏性的裂纹，同时，无机粒子的高强度可以阻止银纹尖端的进一步发展，从而提高了体系的冲击强度。但较高填充量试样冲击过程中大量银纹的产生说明填料粒子是引发银纹的主体，这也间接说明了有相当部分的纳米粒子在改性SiO2/PA6中是以"团聚"粒子的形式存在的，"团聚"粒子起到了引发银纹的作用。在填充量高于6时，由于纳米粒子之间的接触机会较多，以致引起的应力集中过大，材料的冲击强度下降。
2.2纳米SiO2用量对弯曲性能的影响为了研究纳米SiO2用量对改性SiO2/PA6弯曲强度的影响，改变纳米SiO2的用量制备改性纳米SiO2/PA6试样，分别测试弯曲强度，随着纳米SiO2用量的增加，改性纳米SiO2/PA6的弯曲强度和弯曲模量都有一个先增大后减小的过程，弯曲模量随SiO2用量增长的速度相对更快。其原因是纳米SiO2用量较小时具有增强作用，纳米粒子的表面效应使改性纳米SiO2/PA6受到应力作用时，会产生更多的微裂纹，吸收更多的能量，从而阻止和钝化裂纹的进一步发展。但是如果填料的含量太大，粒子过于接近，微裂纹很容易发展成宏观开裂，使得弯曲强度下降。综合试样弯曲强度和弯曲模量测试结果可知，纳米SiO2用量为4～5时效果最佳。
2.3纳米SiO2用量对拉伸性能的影响为了研究纳米SiO2用量对改性纳米SiO2/PA6拉伸强度的影响，改变纳米SiO2的用量并制备纳米SiO2/PA6试样，分别测试拉伸强度，改性纳米SiO2/PA6的拉伸性能随纳米SiO2用量的增加明显增加。当纳米SiO2用量为3时，其拉伸模量最大，而4时拉伸强度最大。
其原因是由于纳米SiO2粒子的细微化，体积小，比表面积大，因而与基体树脂接触面积较大。少量添加时，材料受到外力作用，刚性纳米SiO2粒子引起基体树脂银纹化从而吸收能量。由于纳米粒子与聚合物之间具有较高的界面牢度，能够随聚合物基体一同发生塑性形变，纳米粒子能够提高银纹中微纤的拉伸强度，使银纹的破坏变得困难，表现为拉伸性能的增加。
纳米SiO2用量增大后，粒子过于接近，分散更加困难，易产生粒子"团聚"现象。由于"团聚"粒子的表面缺陷，一则容易引起基体树脂损伤而产生应力集中；二则在外力作用时，"团聚"粒子产生相互滑移，使改性纳米SiO2/PA6性能变差。综合试样拉伸强度和拉伸模量测试结果可知，纳米SiO2用量为3～4时效果最佳。
2.4纳米SiO2用量对维卡软化温度的影响为了研究纳米SiO2用量对改性纳米SiO2/PA6维卡软化温度的影响，改变纳米SiO2的用量并制备纳米SiO2/PA6试样，分别测试试样的维卡软化温度，随着SiO2填充量的增加，改性纳米SiO2/PA6的维卡软化温度升高。当加入3的纳米SiO2时，改性纳米SiO2/PA6的维卡软化点最高，约上升了9℃。其原因是纳米SiO2粒子模量高，当纳米SiO2含量较大时，由于纳米粒子的比表面积大，表面能高，易团聚，故在基体中分散不均匀，使复合材料的耐热性提高得不明显。
2.5纳米SiO2用量对阻隔性的影响为了研究纳米SiO2用量对改性纳米SiO2/PA6阻隔性的影响，分别使用不同质量分数的纳米SiO2制成25μm厚度的改性纳米SiO2/PA6试样，分别参照ASTMD3985和GB/T103721988对其透氧性（30℃，相对湿度90）与透湿性（23℃，相对湿度0）进行测试，在试验测试的范围之内，改性纳米SiO2/PA6的透氧性随着纳米SiO2在复合材料中质量分数的增加先下降后上升。在2～3之间时，透氧性最低，下降为原值的35左右。而继续增加纳米SiO2用量时，材料的透氧性不再下降，反而缓慢上升。其透湿性先下降而后上升，在质量分数3～4之间透湿性最小，为原始值的70左右。这是因为纳米SiO2的含量较少时，聚合物基体中存在的纳米粒子充分分散，填充了尼龙分子之间的空隙，增强了分子间的作用力，水分子和氧气分子不能顺利透过。这就迫使分子绕过纳米无机粒子才能通过，增长了扩散有机通道的长度，因此阻隔性变好。当纳米粒子用量超过一定范围时，纳米SiO2表面能较大，粒子产生团聚，无法顺利分散，因此影响了材料的阻隔性。综合试样的透氧性和透湿性，纳米SiO2用量为3时，改性纳米SiO2/PA6阻隔性最好。
2.6纳米SiO2粒径对拉伸性能的影响为了研究纳米SiO2粒径对改性纳米SiO2/PA6的拉伸性能的影响，在工艺和测试方法相同的情况下，采用粒径不同的两种纳米SiO2对PA6进行改性研究，并测定它们各自的拉伸强度，平均粒径小的纳米SiO2改性PA6比平均粒径大的材料有着更好的拉伸性能。这是由于纳米粒子的小尺寸效应，表面效应造成的。一般而言，随着纳米无机粒子粒径的减小，微粒中的表面原子与总原子数之比（即比表面积）将会增加，表面积就越大，即表面原子会增多，而表面原子具有极大的不饱和性。当纳米粒子添加到聚合物中，这些具有不饱和性质的表面原子就很容易同聚合物分子链段发生物理化学作用，使得粒子与基体结合更牢，当受到外力作用时，粒子不易与基体脱离，能较好地传递应力，引发周围基体发生局部形变，增加耗散冲击能；同时因为应力均匀相互作用，基体内产生很多微变形，也吸收大量的能量。这二者的作用使改性纳米SiO2/PA6的力学性能提高。
3结论
1）在一定范围之内，纳米SiO2用量增加，改性纳米SiO2/PA6的抗冲击强度，弯曲性能，拉伸性能，耐热性，硬度均有一定提高，且当纳米SiO2质量分数在4左右时，其综合力学性能最佳。
2）在一定范围之内，纳米SiO2用量增加，改性纳米SiO2/PA6的阻隔性增加，且当纳米SiO2的用量量为3时，其阻隔性最佳。
3）平均粒径小的纳米SiO2制备的改性纳米SiO2/PA6具有更好的力学性能。
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