塑料基礎知識-水分對增強尼龍性質(zhì)有什么影響

在增強尼龍吸收水之后，各種性質(zhì)發(fā)生變化，并且性質(zhì)的許多變化與吸收的水量有關。

1.結(jié)晶度和晶體結(jié)構(gòu)
增強尼龍制造商對增強尼龍的晶體學研究發(fā)現(xiàn)，增強尼龍是一種半結(jié)晶材料，在成型后含有結(jié)晶和非晶區(qū)域。在晶體區(qū)域中，分子鏈處于平面鋸齒構(gòu)象，并且通過酰胺鍵在鏈和鏈之間形成氫鍵。在無定形區(qū)域，分子鏈構(gòu)象是隨機的，并且大多數(shù)酰胺鍵不相互作用形成氫鍵，氫鍵處于“自由”狀態(tài)，但不排除在少數(shù)區(qū)域形成局部氫鍵。 。

在早期研究中，通常通過密度估算增強的尼龍結(jié)晶度。增強尼龍的密度大于水的密度。吸水后，這兩種材料的密度增加，結(jié)晶度也增加。拉伸的取向增強尼龍材料通常含有一部分γ-晶體。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在吸水后，增強尼龍材料的γ-晶體比率降低，并且α晶體比率更穩(wěn)定。

2.機械性能和分子運動
吸水后增強尼龍的力學性能變化明顯。最重要的是硬度，模量和拉伸強度的降低，屈服點的降低和沖擊強度的增加。增強尼龍的分子運動研究已經(jīng)通過核磁共振，動態(tài)機械弛豫和介電損耗等方法應用于增強尼龍制造商。發(fā)現(xiàn)了吸水前后增強尼龍材料的轉(zhuǎn)變。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）對水分敏感。 Tg急劇下降。同時，發(fā)現(xiàn)隨著吸水率的增加而降低Tg的過程是分階段的。最初的下降速度很快;當吸水質(zhì)量分數(shù)超過一定值時，下降緩慢。

根據(jù)各種文獻報道，臨界值約為2％至4％。增強尼龍在較低溫度下也表現(xiàn)出β和γ轉(zhuǎn)變，其中僅在濕樣品中觀察到β轉(zhuǎn)變，并且其強度隨著水吸收的增加而增加。一些供應增強尼龍制造商還發(fā)現(xiàn)，β轉(zhuǎn)變峰強度的增加伴隨著γ轉(zhuǎn)變峰的降低并且表現(xiàn)出與Tg類似的相。

所有上述現(xiàn)象表明類似的增塑效果。然而，當試驗溫度進一步降低時，在一定的臨界溫度之后，增強的尼龍材料中的水分的效果被逆轉(zhuǎn)，類似于交聯(lián)硬化。在不同的報告中，這個臨界溫度的具體值是完全不同的。有人提出，這與動態(tài)機械測試頻率和樣品取向度之間的差異有關。長期應力小于屈服點后，增強尼龍硬化。這種效應稱為壓力。吸水后，應力老化速度加快。

3，尺寸變化
增強尼龍的體積在吸水后會膨脹。在膨脹期間，材料尺寸和吸水率的變化不完全同步。增強的尼龍纖維隨著吸水性的增加而膨脹得越來越快;而增強尼龍薄膜則相反。具有拉伸取向的樣品具有各向異性。膨脹在拉伸方向上更明顯。增強尼龍制造商的供應發(fā)現(xiàn)增強尼龍在拉伸作用下，分子間氫鍵取向接近拉伸方向，因此認為增強尼龍水溶脹在分子間氫鍵方向更明顯。

4，熱定型方法
在增強尼龍纖維的生產(chǎn)中有兩種加強熱定形和干熱定形的方法。發(fā)現(xiàn)在相同結(jié)晶度的情況下，干熱定形樣品具有比濕熱定形更少的吸水性。濕熱定形樣品具有更好的染色性能。