尼龙6优异的力学性能与其本身的晶型结构密切相关,现阶段尼龙6较为常见的两种晶型结构是α晶型和γ晶型,其中α晶型的杨氏模量比γ晶型的要大,稳定性也高。而要制备出α晶型下的高性能尼龙6纤维,可以通过提高纤维的牵伸倍数来得到。
在尼龙6纤维的牵伸工艺中,随着牵伸倍数的增加,材料的结晶度呈现递增趋势,说明纺丝过程中的牵伸作用能够诱导非晶区的非晶链段进行有序重排,促进晶区进一步生产。
当牵伸倍数在一定范围内,应力作用只能通过γ片晶的生长来增加结晶度,当牵伸倍数大于一定数值后便会引发α晶型的产生,应力作用可以同时通过促进γ片晶的生产和诱导α晶型的生成来增加结晶度。
因此,可以认为有序的α晶型结构是在牵伸倍数达到一定值以后由非晶区链段经过运动重排形成的,而不是由γ晶型发生转变得到。但也有研究表明,α晶型和γ晶型都相对稳定,不能发生相互间的转变,而是存在某种亚稳态的中间结构。
综合来看,牵伸倍数对尼龙6纤维的晶型结构有一定的影响,低牵伸倍数下主要存在γ晶型,当牵伸倍数增大到一定值后能够发生非晶区分子链的运动重排,形成热力学上更为稳定的α晶型。