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(lái)受到特別的關(guān)注，其背景之一是在微電子和微機電領(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(kāi)黏開(kāi)裂、引起應力集中等; 背景之二是高分子材料在工程應用中的老化問(wèn)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(guò)程。目前，關(guān)于濕度對塑料結構、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致的材料變形及殘余應力，包括用本構或數值模擬的方法研究濕度的滲透、擴散和水分含量不均勻所導致的結構應力和界面應力;另一方面研究濕度與溫度對塑料物理特性的影響，如對強度、密度、模量、壽命等物理性能的影響。
環(huán)境濕度對塑料機械性能的影響是顯著(zhù)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(lèi)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(lái)說(shuō)，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。
濕度對尼龍機械性能的影響
尼龍材料是一種具有較好物理性能與機械性能的有高的半晶狀的熱塑性塑料，并應用于很多工業(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、塑料件的設計、機械性能的預測和優(yōu)化等環(huán)節時(shí)需要重視。
有專(zhuān)家對尼龍66吸濕性能進(jìn)行了廣泛研究，發(fā)現尼龍66的硬度與吸收水分量成簡(jiǎn)單的線(xiàn)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)驗表明,吸收水分可增加純樹(shù)脂與玻璃纖維增強尼龍 6/12的沖擊強度.對于經(jīng)過(guò)濕熱循環(huán)且每次循環(huán)后都烘干的玻璃纖維增強尼龍樣品，其沖擊強度沒(méi)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 )導致尼龍材料變脆。有研究發(fā)現水解會(huì )擴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大以及纖維—基體界面的退化導致沖擊性能降低。高溫加速尼龍的水解作用，并已經(jīng)應用于加速老化試驗研究中。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(zhuān)家認為尼龍中的酰胺鍵的水解對于尼龍簡(jiǎn)化合成是逆反應。重復的吸濕與干燥會(huì )產(chǎn)生足夠的缺陷來(lái)抵消較弱的纖維---基體結合導致的優(yōu)勢。
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