随着能源行业向更高效率和更低碳排放方向发展，作为清洁中间体的甲醇需求显著增长。尼龙因其轻质和良好的机械性能而被广泛用于运输部件。然而，甲醇会渗透尼龙的氢键酰胺网络，导致膨胀引起的降解、潜在的资源损失和环境危害。因此，了解尼龙在甲醇运输条件下的膨胀行为对于确保运输系统的可靠性和安全性以及优化实际应用中的材料性能至关重要。
PA6是一种线性脂肪族聚酰胺，其酰胺键分布均匀。它的结晶区和非晶区共存，相对较高的非晶含量使分子链具有更大的柔韧性。刘宇伟等人证实，PA6的结晶形式可以通过制备过程进行调控。PA66的结晶度更高，链堆积更规则，结构稳定性更强。Veronica Balzano等人通过XRD证实，PA66具有致密的结晶结构和良好的阻隔性能。PA6和PA66之间的性能差异主要源于它们的分子链结构和结晶特性。PA6的特点是柔韧性高、膨胀倾向大、熔点低，而PA66则具有更高的结晶度、强度、耐热性和耐溶剂性。Gasim Altundal等人进一步验证了PA6和PA66在高温和溶剂环境下的稳定性差异。
极性分子如水可以与PA6和PA66相互作用，导致膨胀、尺寸变化和机械性能下降[3],[4],[5]。先前的研究已经探讨了聚酰胺在醇溶剂中的膨胀行为。Baldrian等人使用SAXS和膨胀实验研究了甲醇中的PA6，并阐明了聚集结构与膨胀行为之间的关系。Viallier等人研究了含甲醇的有机溶剂中的PA66，证实甲醇会促进PA66的膨胀和染料吸附。Gasim Altundal等人比较了PA6和PA66绳索织物的机械性能，发现PA66在不同固化温度和压力下通常具有更好的稳定性和机械性能。
聚酰胺在有机溶剂中的膨胀行为受多种因素控制。关于乙醇和丙醇等醇溶剂的研究表明，羟基可以与聚酰胺链中的酰胺基团形成氢键，削弱分子间相互作用并促进膨胀。溶剂的极性和氢键供体能力也会显著影响膨胀程度[8],[9],[10],[11],[12]。其他研究表明，更高的结晶度和更完整的结晶区域会阻碍溶剂渗透并减少膨胀，而结晶形态的差异也会进一步影响膨胀行为[13],[14],[15],[16],[17]。尽管这些研究没有直接针对甲醇，但它们关于溶剂-聚酰胺相互作用的研究结果为PA6和PA66在甲醇中的膨胀提供了重要参考。
也有研究报道了温度和填料含量对PA6和PA66的影响。温度升高会通过加速分子链运动和促进链重排来改变热稳定性、机械性能和结晶度。在某些情况下，纳米氢氧化镁或改性蒙脱石等填料可以提高结晶度，减少膨胀，并增强耐溶剂性和加工性能[18],[19],[20],[21]。PA6也会在极性分子如水和乙醇中膨胀，这是由于氢键断裂和结晶区域破碎，这会显著影响其机械性能和环境稳定性[22],[23],[24]。
机制分析对于理解PA6、PA66和甲醇之间的相互作用非常重要。Lefebvre等人研究了PA6中的水分吸收，发现极性分子通过破坏分子间氢键和破碎结晶区域来引发膨胀。这一机制也适用于甲醇与PA6和PA66的相互作用。
尽管进行了许多研究，但仍存在重要空白。现有研究主要集中在交联、混合或辐照等单一因素上，而关于温度、压力和甲醇浓度综合效应的系统研究仍然有限。常用的溶剂系统包括水、甲苯和异丙醇，许多研究集中在改性尼龙或尼龙共聚物上。关于PA6和PA66在甲醇中的膨胀的定量研究，尤其是在运输相关条件下的研究仍然不足，导致缺乏可靠的参数优化数据以用于工程应用。
本研究使用高温高压反应器进行了正交膨胀实验。通过分析尺寸变化、质量变化、机械性能、表面形态和官能团，确定了控制PA6和PA66在甲醇中膨胀行为的主要因素。阐明了温度、压力和甲醇浓度的影响，并讨论了PA6和PA66在甲醇环境中的分子膨胀机制，为聚酰胺材料在甲醇介质中的工程应用提供了理论支持。
