Poliamid (PA), powszechnie znany jako nylon, ma gęstość około 1,15 g/cm 3 i jest ogólnym terminem dla żywic termoplastycznych zawierających powtarzane grupy amidowe-[NHCO]-w głównym łańcuchu cząsteczki, w tym alifatyczne PA, alifatyczne -aromatyczny PA i aromatyczny PA. . Wśród nich alifatyczne PA ma wiele odmian, dużych wyjściowych i szerokich zastosowań, a jej nazwa zależy od specyficznej liczby atomów węgla w syntetycznym monomerie.
Ponieważ alifatyczny poliamid zawiera grupy aminowe i grupy karbonylowe, łatwo jest utworzyć wiązania wodorowe z cząsteczkami wody, więc różne uzyskane materiały są łatwe do wchłaniania wody, gdy jest używane, co powoduje efekt plastyczny, co powoduje rozszerzenie objętości i zmniejszenie modułu modułu z modułu materiał. Występuje znaczne pełzanie.
Polykaprolaktam i tłuszcz poliheksametylenowy (Nylon 6 i Nylon 66) są najczęściej stosowanymi materiałami poliamidowymi, jak można zobaczyć z tabeli poniżej, ich absorpcja wody jest znacznie wyższa niż inne materiały, a ich najwyższa absorpcja z wilgotności powietrza z wilgotnością wilgotną z frakcją masową z frakcją masową frakcją masową 10% może również pochłaniać wilgoć z frakcją masową od 2% do 4% w środowisku wilgotności ogólnej, co powoduje zmiany różnych właściwości mechanicznych.
Wpływ wody pochłaniającej nylon na właściwości
Biorąc nylon 6 i nylon 66 jako przykłady, po wchłanianiu wody, wiele właściwości zmienia się, a zmiany wielu właściwości są związane z ilością wchłanianej wody.
01
Struktura krystaliczności i krystalicznej
Badanie krystalograficzne nylonu 6/66 wykazało, że nylon 6/66 jest materiałem półkrystalicznym, który po formowaniu zawiera zarówno regiony krystaliczne, jak i amorficzne. W regionie krystalicznym łańcuchy molekularne znajdują się w płaskiej konformacji zygzakowatej, a wiązania wodorowe powstają między łańcuchami przez wiązania amidowe. W regionie amorficznym konformacja łańcucha molekularnego jest losowa, większość wiązań amidowych nie oddziałuje w celu tworzenia wiązań wodorowych i jest w stanie „wolnym”, ale nie jest wykluczone, że kilka regionów tworzy lokalne wiązania wodorowe.
We wcześniejszych badaniach krystaliczność nylonowa była często oszacowana przez gęstość. Gęstość nylonu 6/66 jest wyższa niż w przypadku wody. Po wchłanianiu wody gęstość tych dwóch materiałów wzrasta, a krystaliczność również wzrasta. Materiały nylonowe 6/66, które były zorientowane na rozciąganie, często zawierają niektóre kryształy γ. Badanie wykazało, że po wchłanianiu wody spadł odsetek kryształów γ w materiałach nylonowych, podczas gdy odsetek bardziej stabilnych α-kryształów wzrósł.
02
Właściwości mechaniczne i ruch molekularny
Zmiana właściwości mechanicznych nylonu po wchłanianiu wody jest oczywista. Najważniejsze jest zmniejszenie twardości, modułu i wytrzymałości na rozciąganie, spadek punktu wydajności i wzrost siły uderzenia.
Badania ruchu molekularnego nylonu 6/66 obejmują metody takie jak jądrowy rezonans magnetyczny, dynamiczna relaksacja mechaniczna i utrata dielektryczna. Badania nad transformacją nylonu 6/66 przed i po absorpcji wody pokazują, że jego temperatura przejścia szkła (TG) jest stosunkowo wrażliwa na wilgoć. Po wchłanianiu wody TG znacznie spadł. Na przykład TG = 94 ℃ Gdy zawartość wody nylonu 6 wynosi 0,35%W/W, Tg = -6 ℃ Gdy zawartość wody wynosi 10,33%W/W; TG = 78 ℃ Gdy zawartość wody wynosi 11%W/W suchego nylonu 66 = 40 ° C. Jednocześnie stwierdzono, że proces TG zmniejsza się wraz ze wzrostem wchłaniania wody. Początkowy spadek jest szybki; Gdy frakcja masy wchłaniania wody przekracza określoną wartość, spadek jest powolny.
Na podstawie różnych raportów literatury wartość krytyczna wynosi około 2% do 4%. Nylon 6/66 wykazuje również przejścia beta i gamma w niższych temperaturach, w których przejście beta obserwuje się tylko w próbkach mokrych, a jego wytrzymałość wzrasta wraz z wchłanianiem wody. Niektóre badania wykazały również, że wzrostowi intensywności piku β-przecięcia towarzyszy spadek piku γ-transujących i przedstawia fazę podobną do TG.
Wszystkie powyższe zjawiska wskazują wpływ plastyczności. Jednak gdy temperatura testowa jest dalej obniżona i przekracza pewną temperaturę krytyczną, wpływ wilgoci w materiale nylonowym 6/66 jest odwrócony, podobnie jak utwardzanie sieciujące. Szczegółowa wartość tej temperatury krytycznej różni się znacznie w różnych raportach, a niektóre osoby sugerują, że jest to związane z różnicą częstotliwości dynamicznego testowania mechanicznego, stopniem orientacji próbki i innymi warunkami.
Nylon stwardnienia po tym, jak przez długi czas byłby niższy niż punkt wydajności. Efekt ten nazywa się „starzeniem się stresu”. Po wchłanianiu wody szybkość starzenia się naprężeń jest przyspieszana.
03
zmiana wielkości
Nylon 6/66 rozszerzy się objętość po wchłanianiu wody. Podczas rozszerzenia zmiana wymiarowa materiału i zmiana absorpcji wody nie są całkowicie zsynchronizowane. Włókno nylonu 6 rozszerza się szybko, a następnie powoli wraz ze zmianą wchłaniania wody; podczas gdy film Nylon 6 jest odwrotny. Po rozciągnięciu zorientowanej próbki ekspansja jest anizotropowa. Obrzęk jest bardziej wyraźny w kierunku orientacji rozciągania.
Badania wykazały, że przy działaniu rozciągania orientacja międzycząsteczkowym wiązania wodorowego nylonu 6/66 jest bliżej kierunku rozciągania, więc uważa się, że rozszerzenie absorpcji wody nylonu 6/66 jest bardziej oczywiste wzdłuż kierunku międzycząsteczkowego wiązanie wodorowe.
Z tego można wiedzieć, że nylon ma wysoką absorpcję wody, co do pewnego stopnia wpływa na stabilność wymiarową i właściwości elektryczne, zwłaszcza pogrubienie części cienkościennych; Absorpcja wody znacznie zmniejszy także siłę mechaniczną tworzyw sztucznych. Przy wyborze materiałów należy wziąć pod uwagę wpływ środowiska użytkowania i dokładność współpracy z innymi komponentami.
Teraz powszechną praktyką jest zastosowanie wzmocnienia włókien w celu zmniejszenia wchłaniania wody żywicy, aby mogła działać pod wysoką temperaturą i wysoką wilgotnością. Istnieją również metody dodawania żywic fenolowych, takich jak żywice fenolowe i polik winylofenoli, oraz dodawania nanocząstek nieorganicznych w celu zmniejszenia wchłaniania wody nylonu.
Dlaczego nylon ma silną absorpcję wody i jaki ma to wpływ na wydajność po wchłanianiu wody?
2023 02/02