La poliammide (PA), comunemente nota come nylon, ha una densità di circa 1,15 g/cm 3 ed è un termine generale per resine termoplastiche contenenti gruppi ammidici ripetuti- [NHCO]-nella catena principale della molecola, inclusa PA alifatica, alifatica, alifatica -Aromatica PA e PA aromatica. . Tra questi, Aliphatic PA ha molte varietà, grande produzione e ampia applicazione e la sua denominazione dipende dal numero specifico di atomi di carbonio nel monomero sintetico.
Poiché la poliammide alifatica contiene gruppi di ammina e gruppi carbonilici, è facile formare legami idrogeno con molecole d'acqua, quindi i vari materiali ottenuti sono facili da assorbire l'acqua quando usati, con conseguente effetto plastificante, con conseguente espansione del volume e una diminuzione del modulo di modulo il materiale. Si verifica un creep significativo.
Polycaprolactam e polihexametilene adipate (nylon 6 e nylon 66) sono i materiali di poliammide più comunemente usati, come si possono vedere dalla tabella sottostante, il loro assorbimento d'acqua è significativamente superiore a altri materiali e il loro più alto assorbimento dall'umidità dell'aria umida con una frazione di massa Il 10% può anche assorbire l'umidità con una frazione di massa dal 2% al 4% in un ambiente di umidità generale, con conseguenti cambiamenti in varie proprietà meccaniche.
Effetto dell'acqua che assorbente il nylon sulle proprietà
Prendendo il nylon 6 e il nylon 66 come esempi, dopo aver assorbito l'acqua, molte proprietà cambiano e i cambiamenti di molte proprietà sono correlati alla quantità di acqua assorbita.
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Cristallinità e struttura cristallina
Lo studio cristallografico del nylon 6/66 ha scoperto che il nylon 6/66 è un materiale semi-cristallino, che contiene regioni sia cristalline che amorfe dopo lo stampaggio. Nella regione cristallina, le catene molecolari si trovano in una conformazione a zigzag planare e si formano legami idrogeno tra catene attraverso legami ammidri. Nella regione amorfa, la conformazione della catena molecolare è casuale, la maggior parte dei legami ammidici non interagisce per formare legami idrogeno e sono in uno stato "libero", ma non è escluso che alcune regioni formano legami idrogeno locali.
In studi precedenti, la cristallinità di nylon era spesso stimata per densità. La densità del nylon 6/66 è superiore a quella dell'acqua. Dopo aver assorbito l'acqua, la densità di questi due materiali aumenta invece e anche la cristallinità aumenta. I materiali di nylon 6/66 che sono stati orientati all'allungamento contengono spesso alcuni cristalli γ. Lo studio ha scoperto che dopo l'assorbimento d'acqua, la proporzione di cristalli γ nei materiali di nylon è diminuita, mentre la proporzione di cristalli α più stabili è aumentata.
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Proprietà meccaniche e movimento molecolare
Il cambiamento nelle proprietà meccaniche del nylon dopo l'assorbimento d'acqua è evidente. Il più importante è la diminuzione della durezza, del modulo e della resistenza alla trazione, la diminuzione del punto di snervamento e l'aumento della resistenza all'impatto.
La ricerca sul movimento molecolare del nylon 6/66 include metodi come la risonanza magnetica nucleare, il rilassamento meccanico dinamico e la perdita dielettrica. La ricerca sulla trasformazione del nylon 6/66 prima e dopo l'assorbimento d'acqua mostra che la sua temperatura di transizione del vetro (TG) è relativamente sensibile all'umidità. Dopo l'assorbimento d'acqua, TG è sceso in modo significativo. Ad esempio, TG = 94 ℃ quando il contenuto d'acqua del nylon 6 è dello 0,35%p/p, TG = -6 ℃ quando il contenuto di acqua è del 10,33%p/p; TG = 78 ℃ Quando il contenuto di acqua è dell'11%p/p di nylon secco 66 = 40 ° C. Allo stesso tempo, si è riscontrato che il processo di TG diminuisce con l'aumento dell'assorbimento dell'acqua ha uno stadio. Il declino iniziale è rapido; Quando la frazione di massa di assorbimento d'acqua supera un certo valore, il declino è lento.
Sulla base di vari rapporti sulla letteratura, il valore critico è di circa il 2% al 4%. Il nylon 6/66 mostra anche transizioni beta e gamma a temperature più basse, in cui la transizione beta è osservata solo nei campioni bagnati e la sua resistenza aumenta con l'assorbimento d'acqua. Alcuni studi hanno anche scoperto che l'aumento dell'intensità del picco di transizione β è accompagnato dalla diminuzione del picco di transizione γ e presenta una fase simile a TG.
I fenomeni di cui sopra indicano tutti l'effetto della plastificazione. Tuttavia, quando la temperatura del test viene ulteriormente ridotta e supera una certa temperatura critica, l'effetto dell'umidità nel materiale di nylon 6/66 viene invertito, simile all'indurimento trasversale. Il valore specifico di questa temperatura critica varia notevolmente nei rapporti diversi e alcune persone suggeriscono che ciò è correlato alla differenza nella frequenza dei test meccanici dinamici, al grado di orientamento del campione e ad altre condizioni.
Il nylon si indurrà dopo essere stato sottoposto a stress inferiore al punto di snervamento per lungo tempo. Questo effetto è chiamato "invecchiamento dello stress". Dopo l'assorbimento dell'acqua, il tasso di invecchiamento dello stress è accelerato.
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cambio di dimensioni
Il nylon 6/66 si espanderà in volume dopo aver assorbito l'acqua. Quando si espande, il cambiamento dimensionale del materiale e il cambiamento di assorbimento d'acqua non sono completamente sincronizzati. La fibra di nylon 6 si espande rapidamente e quindi lentamente con il cambio di assorbimento dell'acqua; mentre il film di Nylon 6 è l'opposto. Dopo aver allungato il campione orientato, l'espansione è anisotropica. Il gonfiore è più pronunciato nella direzione dell'orientamento elasticizzato.
Gli studi hanno scoperto che, sotto l'azione dello stretching, l'orientamento intermolecolare del legame idrogeno del nylon 6/66 è più vicino alla direzione di allungamento, quindi si ritiene che l'espansione dell'assorbimento d'acqua del nylon 6/66 sia più evidente lungo la direzione dell'intermolecolare legame idrogeno.
Si può sapere da ciò che il nylon ha un elevato assorbimento d'acqua, che influisce in una certa stabilità dimensionale e proprietà elettriche, in particolare l'ispessimento di parti a parete sottile; L'assorbimento dell'acqua ridurrà anche notevolmente la resistenza meccanica della plastica. Quando si selezionano i materiali, è necessario prendere in considerazione l'influenza dell'ambiente d'uso e l'accuratezza della cooperazione con altri componenti.
Ora la pratica comune è quella di utilizzare il rinforzo in fibra per ridurre l'assorbimento dell'acqua della resina in modo che possa funzionare ad alta temperatura e alta umidità. Esistono anche metodi per aggiungere resine fenoliche come resine fenoliche e polivinilfenoli e aggiunta di nanoparticelle inorganiche per ridurre l'assorbimento d'acqua del nylon.
Perché il nylon ha un forte assorbimento d'acqua e quale effetto ha sulle prestazioni dopo l'assorbimento d'acqua?
2023 02/02