Το πολυαμίδιο (PA), κοινώς γνωστό ως νάιλον, έχει πυκνότητα περίπου 1,15g/cm 3 και είναι ένας γενικός όρος για θερμοπλαστικές ρητίνες που περιέχουν επαναλαμβανόμενες αμιδικές ομάδες- [NHCO]-στην κύρια αλυσίδα του μορίου, συμπεριλαμβανομένου του αλειφατικού ΡΑ, του αλειφατικού -Αρωματική ΡΑ και αρωματική ΡΑ. . Μεταξύ αυτών, η αλειφατική PA έχει πολλές ποικιλίες, μεγάλη παραγωγή και ευρεία εφαρμογή και η ονομασία του εξαρτάται από τον συγκεκριμένο αριθμό ατόμων άνθρακα στο συνθετικό μονομερές.
Επειδή το αλειφατικό πολυαμίδιο περιέχει ομάδες αμίνης και ομάδες καρβονυλίου, είναι εύκολο να σχηματιστούν δεσμούς υδρογόνου με μόρια νερού, έτσι ώστε τα διάφορα υλικά που λαμβάνονται είναι εύκολο να απορροφηθούν το νερό όταν χρησιμοποιούνται, με αποτέλεσμα ένα φαινόμενο πλαστικοποίησης, με αποτέλεσμα την επέκταση του όγκου και τη μείωση του μέσου του μέσου του το υλικό. Εμφανίζεται σημαντική ερπυσμός.
Το πολυκαπρολακτάμη και το πολυεξαμεθυλενικό αδιπικό (νάιλον 6 και νάιλον 66) είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα υλικά πολυαμιδίου, όπως φαίνεται από τον παρακάτω πίνακα, η απορρόφηση του νερού είναι σημαντικά υψηλότερη από άλλα υλικά και η υψηλότερη απορρόφηση από την υγρή υγρασία του αέρα με ένα μάζα απόκλημα Από το 10% μπορεί επίσης να απορροφήσει την υγρασία με ένα κλάσμα μάζας 2% έως 4% σε ένα γενικό περιβάλλον υγρασίας, με αποτέλεσμα αλλαγές σε διάφορες μηχανικές ιδιότητες.
Επίδραση του νερού απορρόφησης από νάιλον στις ιδιότητες
Λαμβάνοντας Nylon 6 και Nylon 66 ως παραδείγματα, μετά την απορρόφηση του νερού, πολλές ιδιότητες αλλάζουν και οι μεταβολές πολλών ιδιοτήτων σχετίζονται με την ποσότητα του νερού που απορροφάται.
01
Κρυσταλλικότητα και κρυσταλλική δομή
Η κρυσταλλογραφική μελέτη του Nylon 6/66 διαπίστωσε ότι το Nylon 6/66 είναι ένα ημι-κρυσταλλικό υλικό, το οποίο περιέχει τόσο κρυσταλλικές όσο και άμορφες περιοχές μετά τη χύτευση. Στην κρυσταλλική περιοχή, οι μοριακές αλυσίδες βρίσκονται σε επίπεδη διαμόρφωση ζιγκ -ζαγκ και σχηματίζονται δεσμοί υδρογόνου μεταξύ αλυσίδων μέσω αμιδικών δεσμών. Στην άμορφη περιοχή, η διαμόρφωση της μοριακής αλυσίδας είναι τυχαία, οι περισσότεροι από τους δεσμούς αμιδίου δεν αλληλεπιδρούν για να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου και βρίσκονται σε "ελεύθερη" κατάσταση, αλλά δεν αποκλείονται ότι μερικές περιοχές σχηματίζουν τοπικούς δεσμούς υδρογόνου.
Σε προηγούμενες μελέτες, η κρυσταλλικότητα του νάιλον εκτιμήθηκε συχνά με πυκνότητα. Η πυκνότητα του νάιλον 6/66 είναι υψηλότερη από αυτή του νερού. Μετά την απορρόφηση του νερού, η πυκνότητα αυτών των δύο υλικών αυξάνεται αντ 'αυτού και η κρυσταλλικότητα αυξάνεται επίσης. Τα υλικά νάιλον 6/66 που έχουν προσανατολιστεί με τέντωμα συχνά περιέχουν μερικούς γρυστάδες. Η μελέτη διαπίστωσε ότι μετά την απορρόφηση του νερού, η αναλογία γ-κρυστάλλων στα υλικά νάιλον μειώθηκε, ενώ η αναλογία των πιο σταθερών α-κρυστάλλων αυξήθηκε.
02
Μηχανικές ιδιότητες και μοριακή κίνηση
Η αλλαγή στις μηχανικές ιδιότητες του νάιλον μετά την απορρόφηση του νερού είναι προφανής. Η πιο σημαντική είναι η μείωση της σκληρότητας, του συντελεστή και της αντοχής σε εφελκυσμό, η μείωση του σημείου απόδοσης και η αύξηση της αντοχής στην πρόσκρουση.
Η έρευνα μοριακής κίνησης του Nylon 6/66 περιλαμβάνει μεθόδους όπως πυρηνικό μαγνητικό συντονισμό, δυναμική μηχανική χαλάρωση και διηλεκτρική απώλεια. Η έρευνα σχετικά με τον μετασχηματισμό του νάιλον 6/66 πριν και μετά την απορρόφηση του νερού δείχνει ότι η θερμοκρασία μετάβασης γυαλιού (TG) είναι σχετικά ευαίσθητη στην υγρασία. Μετά την απορρόφηση του νερού, η TG μειώθηκε σημαντικά. Για παράδειγμα, Tg = 94 ℃ όταν η περιεκτικότητα σε νερό του Nylon 6 είναι 0,35%β/β, TG = -6 ℃ όταν η περιεκτικότητα σε νερό είναι 10,33%β/β. TG = 78 ℃ Όταν η περιεκτικότητα σε νερό είναι 11%β/β ξηρού νάιλον 66 = 40 ° C. Ταυτόχρονα, διαπιστώνεται ότι η διαδικασία της μείωσης της TG με την αύξηση της απορρόφησης του νερού έχει ένα στάδιο. Η αρχική μείωση είναι ταχεία. Όταν το κλάσμα μάζας απορρόφησης νερού υπερβαίνει μια συγκεκριμένη τιμή, η μείωση είναι αργή.
Με βάση τις διάφορες εκθέσεις βιβλιογραφίας, η κρίσιμη αξία είναι περίπου 2% έως 4%. Το Nylon 6/66 παρουσιάζει επίσης μεταβάσεις βήτα και γάμμα σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, όπου η μετάβαση βήτα παρατηρείται μόνο σε υγρά δείγματα και η αντοχή του αυξάνεται με την απορρόφηση του νερού. Ορισμένες μελέτες έχουν επίσης διαπιστώσει ότι η αύξηση της έντασης της κορυφής β-μεταφοράς συνοδεύεται από τη μείωση της αιχμής γ-μεταφοράς και παρουσιάζει μια φάση παρόμοια με την TG.
Τα παραπάνω φαινόμενα δείχνουν όλα τα αποτελέσματα της πλαστικοποίησης. Ωστόσο, όταν η θερμοκρασία της δοκιμής μειώνεται περαιτέρω και υπερβαίνει μια ορισμένη κρίσιμη θερμοκρασία, η επίδραση της υγρασίας στο υλικό νάιλον 6/66 αντιστρέφεται, παρόμοια με τη σκλήρυνση διασύνδεσης. Η συγκεκριμένη τιμή αυτής της κρίσιμης θερμοκρασίας ποικίλλει σε μεγάλο βαθμό σε διαφορετικές αναφορές και μερικοί άνθρωποι υποδηλώνουν ότι αυτό σχετίζεται με τη διαφορά στη συχνότητα των δυναμικών μηχανικών δοκιμών, του βαθμού προσανατολισμού του δείγματος και άλλων συνθηκών.
Το Nylon θα σκληρύνει αφού υποβληθεί σε άγχος λιγότερο από το σημείο απόδοσης για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αυτό το αποτέλεσμα ονομάζεται "γήρανση στρες". Μετά την απορρόφηση του νερού, επιταχύνεται ο ρυθμός γήρανσης του στρες.
03
αλλαγή μεγέθους
Το Nylon 6/66 θα επεκταθεί σε όγκο μετά την απορρόφηση του νερού. Κατά την επέκταση, η μεταβολή των διαστάσεων του υλικού και η αλλαγή της απορρόφησης του νερού δεν συγχρονίζονται πλήρως. Η νάιλον 6 ίνες επεκτείνεται γρήγορα και στη συνέχεια σιγά -σιγά με την αλλαγή της απορρόφησης του νερού. Ενώ η ταινία Nylon 6 είναι το αντίθετο. Μετά την έκταση του προσανατολισμένου δείγματος, η επέκταση είναι ανισότροπη. Το πρήξιμο είναι πιο έντονο προς την κατεύθυνση του προσανατολισμού του τέντωμα.
Μελέτες έχουν διαπιστώσει ότι υπό τη δράση του τέντωμα, ο διαμοριακός προσανατολισμός του δεσμού υδρογόνου του νάιλον 6/66 είναι πιο κοντά στην κατεύθυνση τέντωμα, οπότε πιστεύεται ότι η επέκταση απορρόφησης νερού του νάιλον 6/66 είναι πιο προφανής κατά μήκος της κατεύθυνσης του διαμοριακού δεσμός υδρογόνου.
Μπορεί να είναι γνωστό από αυτό ότι το νάιλον έχει υψηλή απορρόφηση νερού, η οποία επηρεάζει τη σταθερότητα των διαστάσεων και τις ηλεκτρικές ιδιότητες σε κάποιο βαθμό, ειδικά την πάχυνση των τμημάτων των λεπτών τοιχωμάτων. Η απορρόφηση του νερού θα μειώσει επίσης σημαντικά τη μηχανική αντοχή των πλαστικών. Κατά την επιλογή υλικών, πρέπει να ληφθεί υπόψη η επίδραση του περιβάλλοντος χρήσης και η ακρίβεια της συνεργασίας με άλλα στοιχεία.
Τώρα η κοινή πρακτική είναι να χρησιμοποιηθεί η ενίσχυση των ινών για να μειωθεί η απορρόφηση του νερού της ρητίνης έτσι ώστε να μπορεί να λειτουργήσει υπό υψηλή θερμοκρασία και υψηλή υγρασία. Υπάρχουν επίσης μέθοδοι προσθήκης φαινολικών ρητινών όπως φαινολικές ρητίνες και πολυβινυλοφαινόλες και προσθήκη ανόργανων νανοσωματιδίων για τη μείωση της απορρόφησης νερού του νάιλον.
Γιατί το νάιλον έχει ισχυρή απορρόφηση νερού και τι αποτέλεσμα έχει στην απόδοση μετά την απορρόφηση του νερού;
2023 02/02