水分對增強尼龍性質的影響

水分對增強尼龍性質的影響

增強尼龍吸水之后，多種性質發生變化，而且許多性質的改變和吸水量有關系。

　　1、結晶度和晶體結構

　　供應增強尼龍廠家對增強尼龍的晶體學研究發現，增強尼龍都是半結晶性材料，成型后都含有晶區和非晶區。在晶區，分子鏈呈平面鋸齒構象，通過酰胺鍵在鏈與鏈之間形成氫鍵。在非晶區，分子鏈構象呈無規狀，大多數酰胺鍵沒有相互作用形成氫鍵，呈“自由”狀態，但不排除少數區域形成了局部的氫鍵。

　　早期的研究中，增強尼龍結晶度常通過密度來估算。增強尼龍的密度比水大，吸水后，這兩種材料的密度反而上升，結晶度也上升。經過拉伸取向的增強尼龍材料常含有部分γ-晶。研究發現，吸水后增強尼龍材料的γ-晶比例減少，而更穩定的α-晶比例增大。

　　2、力學性能和分子運動

　　增強尼龍吸水后在力學性能上的變化很明顯。主要是硬度、模量和拉伸強度下降、屈服點降低、沖擊強度增加。增強尼龍的分子運動研究有核磁共振、動態力學松弛和介電損耗等方法供應增強尼龍廠家，研究增強尼龍材料吸水前后的轉變發現，其玻璃化轉變溫度（Tg）對水分比較敏感，吸水之后，Tg大幅下降。同時發現，Tg隨吸水量增加而下降的過程具有階段性。起始下降迅速；當吸水質量分數超過一定值之后，下降緩慢。

　　綜合各文獻報道，該臨界值約在2%~4%。增強尼龍還在較低溫度下表現β和γ轉變，其中β轉變只在潮濕的樣品中觀察到，且其強度隨著吸水量的增加而增加。有的供應增強尼龍廠家還發現，β轉變峰強度的增加伴隨著γ轉變峰的減少，并呈現類似Tg的階段性。

　　以上現象均表明類似塑化的效果，然而當測試溫度進一步降低，超過某臨界溫度后，水分在增強尼龍材料中的作用就相反，類似交聯硬化。這個臨界溫度的具體值在不同報道中相差較大，有人提出這與動態力學測試頻率、樣品的取向程度等條件的不同有關。增強尼龍在長期受到小于屈服點的應力作用后，會發生硬化，這種效果稱為“應力老化”（stressaging）。在吸水后，應力老化的速率加快。

　　3、尺寸變化

　　增強尼龍吸水后體積將發生膨脹。膨脹時，材料尺寸變化和吸水量變化并不完全同步。增強尼龍纖維隨著吸水量變化膨脹先快后慢；而增強尼龍薄膜則相反。經過拉伸取向的樣品，膨脹具有各向異性。在拉伸取向的方向上膨脹較明顯。供應增強尼龍廠家研究發現，增強尼龍在拉伸作用下，其中的分子間氫鍵取向沿拉伸的方向靠攏，因此認為，增強尼龍吸水膨脹在沿分子間氫鍵的方向上比較明顯。

　　4、熱定型方法

　　增強尼龍纖維生產中有濕熱定型和干熱定型兩種方法。研究發現，在結晶度相同的情況下，干熱定型樣品吸水量比濕熱定型的少。濕熱定型的樣品染色性能較好。

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