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水分对增强尼龙性质的影响

发布于:2019-06-24
增强尼龙吸水之后,多种性质发生变化,而且许多性质的改变和吸水量有关系。
 
1、结晶度和晶体结构
供应增强尼龙厂家对增强尼龙的晶体学研究发现,增强尼龙都是半结晶性材料,成型后都含有晶区和非晶区。在晶区,分子链呈平面锯齿构象,通过酰胺键在链与链之间形成氢键。在非晶区,分子链构象呈无规状,大多数酰胺键没有相互作用形成氢键,呈“自由”状态,但不排除少数区域形成了局部的氢键。
早期的研究中,增强尼龙结晶度常通过密度来估算。增强尼龙的密度比水大,吸水后,这两种材料的密度反而上升,结晶度也上升。经过拉伸取向的增强尼龙材料常含有部分γ-晶。研究发现,吸水后增强尼龙材料的γ-晶比例减少,而更稳定的α-晶比例增大。
 
2、力学性能和分子运动
增强尼龙吸水后在力学性能上的变化很明显。最主要是硬度、模量和拉伸强度下降、屈服点降低、冲击强度增加。增强尼龙的分子运动研究有核磁共振、动态力学松弛和介电损耗等方法供应增强尼龙厂家,研究增强尼龙材料吸水前后的转变发现,其玻璃化转变温度(Tg)对水分比较敏感,吸水之后,Tg大幅下降。同时发现,Tg随吸水量增加而下降的过程具有阶段性。起始下降迅速;当吸水质量分数超过一定值之后,下降缓慢。
综合各文献报道,该临界值约在2%~4%。增强尼龙还在较低温度下表现β和γ转变,其中β转变只在潮湿的样品中观察到,且其强度随着吸水量的增加而增加。有的供应增强尼龙厂家还发现,β转变峰强度的增加伴随着γ转变峰的减少,并呈现类似Tg的阶段性。
以上现象均表明类似塑化的效果,然而当测试温度进一步降低,超过某临界温度后,水分在增强尼龙材料中的作用就相反,类似交联硬化。这个临界温度的具体值在不同报道中相差较大,有人提出这与动态力学测试频率、样品的取向程度等条件的不同有关。增强尼龙在长期受到小于屈服点的应力作用后,会发生硬化,这种效果称为“应力老化”(stressaging)。在吸水后,应力老化的速率加快。
 
3、尺寸变化
增强尼龙吸水后体积将发生膨胀。膨胀时,材料尺寸变化和吸水量变化并不完全同步。增强尼龙纤维随着吸水量变化膨胀先快后慢;而增强尼龙薄膜则相反。经过拉伸取向的样品,膨胀具有各向异性。在拉伸取向的方向上膨胀较明显。供应增强尼龙厂家研究发现,增强尼龙在拉伸作用下,其中的分子间氢键取向沿拉伸的方向靠拢,因此认为,增强尼龙吸水膨胀在沿分子间氢键的方向上比较明显。
 
4、热定型方法
增强尼龙纤维生产中有湿热定型和干热定型两种方法。研究发现,在结晶度相同的情况下,干热定型样品吸水量比湿热定型的少。湿热定型的样品染色性能较好。


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