polyamide (PA) หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่าไนลอนมีความหนาแน่นประมาณ 1.15 กรัม/ซม. 3 และเป็นคำทั่วไปสำหรับเรซินเทอร์โมพลาสติกที่มีกลุ่มเอไมด์ซ้ำ-[NHCO]-ในห่วงโซ่หลักของโมเลกุลรวมถึง Aliphatic PA -pa aromatic และ aromatic pa . ในหมู่พวกเขา Aliphatic PA มีหลายพันธุ์เอาต์พุตขนาดใหญ่และการใช้งานที่กว้างและการตั้งชื่อขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมคาร์บอนที่เฉพาะเจาะจงในโมโนเมอร์สังเคราะห์
เนื่องจากอะลิฟาติกโพลีอะไมด์มีกลุ่มเอมีนและกลุ่มคาร์บอนิลจึงเป็นเรื่องง่ายที่จะสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของน้ำดังนั้นวัสดุต่าง ๆ ที่ได้รับนั้นง่ายต่อการดูดซับน้ำเมื่อใช้ทำให้เกิดผลพลาสติกทำให้เกิดการขยายตัวของปริมาตร วัสดุ. ครีพอย่างมีนัยสำคัญเกิดขึ้น
polycaprolactam และ polyhexamethylene adipate (ไนลอน 6 และไนลอน 66) เป็นวัสดุโพลีอะไมด์ที่ใช้กันมากที่สุดซึ่งสามารถมองเห็นได้จากตารางด้านล่างการดูดซึมน้ำของพวกเขาสูงกว่าวัสดุอื่น ๆ อย่างมีนัยสำคัญ 10% ยังสามารถดูดซับความชื้นด้วยสัดส่วนมวล 2% ถึง 4% ในสภาพแวดล้อมความชื้นทั่วไปส่งผลให้มีการเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติเชิงกลต่างๆ
ผลของไนลอนดูดซับน้ำต่อคุณสมบัติ
การใช้ไนล่อน 6 และไนลอน 66 เป็นตัวอย่างหลังจากดูดซับน้ำคุณสมบัติหลายอย่างเปลี่ยนไปและการเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติหลายอย่างเกี่ยวข้องกับปริมาณน้ำที่ดูดซึม
01
โครงสร้างผลึกและผลึก
การศึกษาผลึกของไนล่อน 6/66 พบว่าไนล่อน 6/66 เป็นวัสดุกึ่งผลึกซึ่งมีทั้งผลึกและพื้นที่อสัณฐานหลังจากการขึ้นรูป ในภูมิภาคผลึกโซ่โมเลกุลอยู่ในโครงสร้างซิกแซกระนาบและพันธะไฮโดรเจนจะเกิดขึ้นระหว่างโซ่ผ่านพันธะเอไมด์ ในภูมิภาคอสัณฐานโครงสร้างห่วงโซ่โมเลกุลเป็นแบบสุ่มส่วนใหญ่ของพันธะเอไมด์ไม่ได้มีปฏิสัมพันธ์กับพันธะไฮโดรเจนและอยู่ในสถานะ "อิสระ" แต่ไม่ได้ถูกตัดออกว่ามีบางภูมิภาคสร้างพันธะไฮโดรเจนในท้องถิ่น
ในการศึกษาก่อนหน้านี้ผลึกไนล่อนมักถูกประเมินด้วยความหนาแน่น ความหนาแน่นของไนลอน 6/66 สูงกว่าน้ำ หลังจากดูดซับน้ำความหนาแน่นของวัสดุทั้งสองนี้จะเพิ่มขึ้นแทนและผลึกก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน Nylon 6/66 วัสดุที่มีการยืดเส้นมักจะมีผลึกบางชนิด การศึกษาพบว่าหลังจากการดูดซึมน้ำสัดส่วนของผลึกγในวัสดุไนล่อนลดลงในขณะที่สัดส่วนของผลึกαที่มีเสถียรภาพมากขึ้น
02
คุณสมบัติเชิงกลและการเคลื่อนที่ของโมเลกุล
การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติเชิงกลของไนลอนหลังจากการดูดซึมน้ำชัดเจน สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการลดลงของความแข็งโมดูลัสและแรงดึงการลดลงของจุดผลผลิตและการเพิ่มความแข็งแรงของผลกระทบ
การวิจัยการเคลื่อนไหวระดับโมเลกุลของไนล่อน 6/66 รวมถึงวิธีการเช่นเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์การผ่อนคลายเชิงกลแบบไดนามิกและการสูญเสียอิเล็กทริก การวิจัยเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของไนลอน 6/66 ก่อนและหลังการดูดซับน้ำแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนแก้ว (TG) ค่อนข้างไวต่อความชื้น หลังจากการดูดซึมน้ำ TG ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น tg = 94 ℃เมื่อปริมาณน้ำของไนลอน 6 คือ 0.35%w/w, tg = -6 ℃เมื่อปริมาณน้ำคือ 10.33%w/w; TG = 78 ℃เมื่อปริมาณน้ำคือ 11%W/W ของไนลอนแห้ง 66 = 40 ° C ในขณะเดียวกันก็พบว่ากระบวนการของ TG ลดลงเมื่อการเพิ่มขึ้นของการดูดซึมน้ำมีระยะ การลดลงเริ่มต้นคือเร็ว เมื่อส่วนมวลการดูดซับน้ำเกินค่าที่กำหนดการลดลงจะช้า
จากรายงานวรรณกรรมต่าง ๆ ค่าวิกฤตอยู่ที่ประมาณ 2% ถึง 4% ไนลอน 6/66 ยังแสดงการเปลี่ยนเบต้าและแกมม่าที่อุณหภูมิต่ำกว่าซึ่งการเปลี่ยนเบต้าจะสังเกตได้ในตัวอย่างเปียกเท่านั้นและความแข็งแรงจะเพิ่มขึ้นเมื่อการดูดซับน้ำ การศึกษาบางชิ้นยังพบว่าการเพิ่มขึ้นของความเข้มของจุดสูงสุด transition transition นั้นมาพร้อมกับการลดลงของจุดสูงสุด transition γและนำเสนอเฟสที่คล้ายกับ TG
ปรากฏการณ์ข้างต้นทั้งหมดบ่งบอกถึงผลของการทำให้เป็นพลาสติก อย่างไรก็ตามเมื่ออุณหภูมิการทดสอบลดลงและเกินอุณหภูมิวิกฤตบางอย่างผลกระทบของความชื้นในวัสดุไนล่อน 6/66 จะกลับด้านคล้ายกับการแข็งตัวของการเชื่อมโยงข้าม ค่าเฉพาะของอุณหภูมิวิกฤตนี้แตกต่างกันอย่างมากในรายงานที่แตกต่างกันและบางคนแนะนำว่าสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับความแตกต่างในความถี่ของการทดสอบเชิงกลแบบไดนามิกระดับของการวางแนวของตัวอย่างและเงื่อนไขอื่น ๆ
ไนล่อนจะแข็งตัวหลังจากที่ได้รับความเครียดน้อยกว่าจุดผลผลิตเป็นเวลานาน เอฟเฟกต์นี้เรียกว่า "อายุความเครียด" หลังจากการดูดซึมน้ำอัตราความเครียดจะถูกเร่ง
03
การเปลี่ยนแปลงขนาด
ไนลอน 6/66 จะขยายตัวในปริมาณหลังจากดูดซับน้ำ เมื่อขยายการเปลี่ยนแปลงมิติของวัสดุและการเปลี่ยนแปลงของการดูดซับน้ำจะไม่ถูกซิงโครไนซ์อย่างสมบูรณ์ เส้นใยไนล่อน 6 ขยายตัวอย่างรวดเร็วและจากนั้นช้าลงด้วยการเปลี่ยนแปลงของการดูดซึมน้ำ ในขณะที่ฟิล์มไนล่อน 6 เป็นสิ่งที่ตรงกันข้าม หลังจากยืดตัวอย่างที่มุ่งเน้นการขยายตัวจะเป็น anisotropic อาการบวมมีความเด่นชัดมากขึ้นในทิศทางของการวางแนวยืด
การศึกษาพบว่าภายใต้การยืดกล้ามเนื้อการวางแนวพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของไนล่อน 6/66 นั้นใกล้เคียงกับทิศทางการยืดตัวดังนั้นจึงเชื่อว่าการขยายตัวของการดูดซึมน้ำของไนลอน 6/66 นั้นชัดเจนขึ้นตามทิศทาง พันธะไฮโดรเจน
เป็นที่ทราบกันดีว่าไนลอนมีการดูดซับน้ำสูงซึ่งมีผลต่อความเสถียรของมิติและคุณสมบัติทางไฟฟ้าในระดับหนึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งความหนาของชิ้นส่วนที่มีผนังบาง การดูดซึมน้ำจะช่วยลดความแข็งแรงเชิงกลของพลาสติกได้อย่างมาก เมื่อเลือกวัสดุคุณควรคำนึงถึงอิทธิพลของสภาพแวดล้อมการใช้งานและความแม่นยำของความร่วมมือกับส่วนประกอบอื่น ๆ
ตอนนี้การปฏิบัติทั่วไปคือการใช้การเสริมแรงของเส้นใยเพื่อลดการดูดซึมน้ำของเรซินเพื่อให้สามารถทำงานภายใต้อุณหภูมิสูงและความชื้นสูง นอกจากนี้ยังมีวิธีการเพิ่มเรซินฟีนอลิกเช่นเรซินฟีนอลิกและโพลีไวนิลฟีนอลและเพิ่มอนุภาคนาโนอนินทรีย์เพื่อลดการดูดซึมน้ำของไนลอน
เหตุใดไนลอนจึงมีการดูดซับน้ำที่แข็งแกร่งและมีผลต่อประสิทธิภาพการทำงานหลังจากการดูดซึมน้ำอย่างไร
2023 02/02