Poliamida (PA), yang biasanya dikenali sebagai nilon, mempunyai ketumpatan kira-kira 1.15g/cm 3 dan merupakan istilah umum untuk resin termoplastik yang mengandungi kumpulan amida berulang- [NHCO] -dalam rantaian utama molekul, termasuk PA alifatik, alifatik -Aromatik PA dan PA aromatik. . Antaranya, PA alifatik mempunyai banyak jenis, output besar dan aplikasi yang luas, dan penamaannya bergantung kepada bilangan tertentu atom karbon dalam monomer sintetik.
Kerana poliamida alifatik mengandungi kumpulan amina dan kumpulan karbonil, mudah untuk membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air, jadi pelbagai bahan yang diperolehi adalah mudah untuk menyerap air apabila digunakan, mengakibatkan kesan plastik, mengakibatkan pengembangan volum dan penurunan modulus dalam modulus bahan. Creep yang ketara berlaku.
Polycaprolactam dan polyhexamethylene adipate (nilon 6 dan nilon 66) adalah bahan poliamida yang paling biasa digunakan, seperti yang dapat dilihat dari jadual di bawah, penyerapan air mereka jauh lebih tinggi daripada bahan lain, dan penyerapan tertinggi mereka dari kelembapan udara lembap dengan pecahan massa Daripada 10% juga boleh menyerap kelembapan dengan pecahan massa 2% hingga 4% dalam persekitaran kelembapan umum, mengakibatkan perubahan dalam pelbagai sifat mekanikal.
Kesan Nilon Menyerap Air pada Hartanah
Mengambil nilon 6 dan nilon 66 sebagai contoh, selepas menyerap air, banyak sifat berubah, dan perubahan banyak sifat berkaitan dengan jumlah air yang diserap.
01
Struktur kristal dan kristal
Kajian crystallographic Nylon 6/66 mendapati bahawa nilon 6/66 adalah bahan separa kristal, yang mengandungi kedua-dua kawasan kristal dan amorfus selepas mencetak. Di rantau kristal, rantai molekul berada dalam penyesuaian zigzag planar, dan ikatan hidrogen terbentuk di antara rantai melalui ikatan amida. Di rantau amorf, penyesuaian rantaian molekul adalah rawak, kebanyakan ikatan amida tidak berinteraksi untuk membentuk ikatan hidrogen, dan berada dalam keadaan "bebas", tetapi tidak menolak bahawa beberapa kawasan membentuk ikatan hidrogen tempatan.
Dalam kajian terdahulu, kristal nilon sering dianggarkan oleh ketumpatan. Ketumpatan nilon 6/66 lebih tinggi daripada air. Selepas menyerap air, ketumpatan kedua -dua bahan ini meningkat sebaliknya, dan kristalin juga meningkat. Nylon 6/66 bahan yang telah berorientasikan regangan sering mengandungi beberapa γ-kristal. Kajian mendapati bahawa selepas penyerapan air, perkadaran γ-kristal dalam bahan nilon menurun, sementara perkadaran α-kristal yang lebih stabil meningkat.
02
Sifat mekanikal dan gerakan molekul
Perubahan sifat mekanikal nilon selepas penyerapan air jelas. Yang paling penting ialah penurunan kekerasan, modulus dan kekuatan tegangan, penurunan titik hasil dan peningkatan kekuatan impak.
Penyelidikan gerakan molekul nilon 6/66 termasuk kaedah seperti resonans magnetik nuklear, kelonggaran mekanikal dinamik dan kehilangan dielektrik. Penyelidikan mengenai transformasi nilon 6/66 sebelum dan selepas penyerapan air menunjukkan bahawa suhu peralihan kaca (TG) agak sensitif terhadap kelembapan. Selepas penyerapan air, TG menurun dengan ketara. Sebagai contoh, Tg = 94 ℃ apabila kandungan air nilon 6 adalah 0.35%w/w, tg = -6 ℃ apabila kandungan air adalah 10.33%w/w; Tg = 78 ℃ Apabila kandungan air adalah 11%w/w nilon kering 66 = 40 ° C. Pada masa yang sama, didapati bahawa proses penurunan TG dengan peningkatan penyerapan air mempunyai peringkat. Penurunan awal adalah pesat; Apabila pecahan jisim penyerapan air melebihi nilai tertentu, penurunannya perlahan.
Berdasarkan pelbagai laporan sastera, nilai kritikal adalah kira -kira 2% hingga 4%. Nylon 6/66 juga mempamerkan peralihan beta dan gamma pada suhu yang lebih rendah, di mana peralihan beta hanya diperhatikan dalam sampel basah, dan kekuatannya meningkat dengan penyerapan air. Sesetengah kajian juga mendapati bahawa peningkatan intensiti puncak peralihan β disertai dengan penurunan puncak transisi γ, dan membentangkan fasa yang serupa dengan TG.
Fenomena di atas semua menunjukkan kesan plasticisasi. Walau bagaimanapun, apabila suhu ujian dikurangkan dan melebihi suhu kritikal tertentu, kesan kelembapan dalam bahan nilon 6/66 dibalikkan, sama dengan pengerasan silang silang. Nilai spesifik suhu kritikal ini berbeza -beza dalam laporan yang berbeza, dan sesetengah orang mencadangkan bahawa ini berkaitan dengan perbezaan kekerapan ujian mekanikal dinamik, tahap orientasi sampel, dan keadaan lain.
Nylon akan mengeras selepas tertakluk kepada tekanan kurang daripada titik hasil untuk masa yang lama. Kesan ini dipanggil "penuaan tekanan". Selepas penyerapan air, kadar penuaan tekanan dipercepatkan.
03
perubahan saiz
Nylon 6/66 akan berkembang dalam jumlah selepas menyerap air. Apabila berkembang, perubahan dimensi bahan dan perubahan penyerapan air tidak sepenuhnya disegerakkan. Serat nilon 6 berkembang dengan cepat dan kemudian perlahan -lahan dengan perubahan penyerapan air; Walaupun filem Nylon 6 adalah sebaliknya. Selepas meregangkan sampel berorientasikan, pengembangan adalah anisotropik. Bengkak lebih ketara ke arah orientasi regangan.
Kajian mendapati bahawa di bawah tindakan peregangan, orientasi ikatan hidrogen intermolecular nilon 6/66 lebih dekat dengan arah peregangan, jadi dipercayai bahawa pengembangan penyerapan air 6/66 lebih jelas di sepanjang arah intermolecular ikatan hidrogen.
Ia dapat diketahui dari ini bahawa nilon mempunyai penyerapan air yang tinggi, yang mempengaruhi kestabilan dimensi dan sifat elektrik ke tahap tertentu, terutama penebalan bahagian berdinding nipis; Penyerapan air juga akan mengurangkan kekuatan mekanikal plastik. Apabila memilih bahan, pengaruh persekitaran penggunaan dan ketepatan kerjasama dengan komponen lain perlu diambil kira.
Sekarang amalan biasa adalah menggunakan tetulang serat untuk mengurangkan penyerapan air resin supaya ia dapat berfungsi di bawah suhu tinggi dan kelembapan yang tinggi. Terdapat juga kaedah menambah resin fenolik seperti resin fenolik dan polyvinylphenols, dan menambah nanopartikel bukan organik untuk mengurangkan penyerapan air nilon.
Kenapa nilon mempunyai penyerapan air yang kuat, dan apakah kesannya terhadap prestasi selepas penyerapan air?
2023 02/02