濕度對尼龍材料的影響
- 發(fā)布時(shí)間：2019-05-31 05-31 15:24 作者：康阜新材料
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近年濕度對高分子材料的影響來受到特別的關(guān)注，其背景之一是在微電子和微機(jī)電領(lǐng)域中濕度因素對器件的可靠性的影響，如引起材料膨脹變形、引起開黏開裂、引起應(yīng)力集中等; 背景之二是高分子材料在工程應(yīng)用中的老化問題，老化會(huì)降低高分子材料的性能。
濕度對塑料的影響
從濕度因素考慮，在相對濕度大于 80%條件下，空氣中的水分滲透到材料內(nèi)部或在塑料表面形成水膜，因而會(huì)使塑料的使用性能降低; 當(dāng)空氣中相對濕度小于 50%時(shí)，塑料中所含的水分會(huì)蒸發(fā)到空氣中，同樣會(huì)改變塑料的性能，使有的塑料變脆，產(chǎn)生裂紋。
濕度對塑料性能的作用主要是滲透到吸收的過程。目前，關(guān)于濕度對塑料結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能影響的研究主要有兩方面，一方面研究濕度引起的膨脹導(dǎo)致的材料變形及殘余應(yīng)力，包括用本構(gòu)或數(shù)值模擬的方法研究濕度的滲透、擴(kuò)散和水分含量不均勻所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和界面應(yīng)力;另一方面研究濕度與溫度對塑料物理特性的影響，如對強(qiáng)度、密度、模量、壽命等物理性能的影響。
環(huán)境濕度對塑料機(jī)械性能的影響是顯著的。通?？梢晕账值乃芰蠟闃O性材料，這些材料通常能夠形成一些種類的鍵，這種鍵極有可能是氫鍵，尼龍等材料就是這種材料。從另一個(gè)方面來說，水分對聚乙烯或聚四氟乙烯不起任何作用，這些塑料的性能對于環(huán)境濕度的改變幾乎是惰性的。
濕度對尼龍機(jī)械性能的影響
尼龍材料是一種具有較好物理性能與機(jī)械性能的有高的半晶狀的熱塑性塑料，并應(yīng)用于很多工業(yè)中。同時(shí)，所有的尼龍都具有吸濕性 (濕度敏感) ，這個(gè)因素在材料的選擇、塑料件的設(shè)計(jì)、機(jī)械性能的預(yù)測和優(yōu)化等環(huán)節(jié)時(shí)需要重視。
有專家對尼龍66吸濕性能進(jìn)行了廣泛研究，發(fā)現(xiàn)尼龍66的硬度與吸收水分量成簡單的線性關(guān)系，并以此確定水分對尼龍的潤滑作用主要取決于尼龍薄表層的塑化。
他提出聚合物的塑化發(fā)生于兩個(gè)極端的條件: 剪切強(qiáng)度的減少和高分子材料接觸其他表面時(shí)接觸面積的增加。他建議該區(qū)域面積的增加對潤滑作用減弱起到巨大作用。
濕度與溫度的實(shí)驗(yàn)表明,吸收水分可增加純樹脂與玻璃纖維增強(qiáng)尼龍 6/12的沖擊強(qiáng)度.對于經(jīng)過濕熱循環(huán)且每次循環(huán)后都烘干的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍樣品，其沖擊強(qiáng)度沒有明顯變化。
水解作用可以明顯增加尼龍的韌性，相反的水分的缺失會(huì)導(dǎo)致尼龍材料變脆。有研究發(fā)現(xiàn)水解會(huì)擴(kuò)大表面缺陷并影響纖維與基體的界面，他指出表面缺陷的擴(kuò)大以及纖維—基體界面的退化導(dǎo)致沖擊性能降低。高溫加速尼龍的水解作用，并已經(jīng)應(yīng)用于加速老化試驗(yàn)研究中。同時(shí)，尼龍吸濕后，溫度不是單一增加老化速率的因素，但溫度的增加會(huì)增加這個(gè)速率。
有其他專家認(rèn)為尼龍中的酰胺鍵的水解對于尼龍簡化合成是逆反應(yīng)。重復(fù)的吸濕與干燥會(huì)產(chǎn)生足夠的缺陷來抵消較弱的纖維---基體結(jié)合導(dǎo)致的優(yōu)勢。
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