나일론은 왜 강한 수분 흡수를 가지고 있으며, 수분 흡수 후 성능에 어떤 영향을 미칩니 까?
2023-02-02
일반적으로 나일론으로 알려진 폴리 아미드 (PA)는 약 1.15g/cm 3의 밀도를 가지며 지방족 PA, 지방족의 주요 사슬에 반복 된 아미드 그룹을 함유하는 열가소성 수지를위한 일반적인 용어입니다. -방향족 PA 및 방향족 PA. . 그 중에서도 지방족 PA는 많은 품종, 큰 출력 및 넓은 적용을 가지고 있으며, 그 이름은 합성 단량체의 특정 수의 탄소 원자에 의존합니다.
지방족 폴리 아미드는 아민 기 및 카르 보닐기를 함유하기 때문에 물 분자와 수소 결합을 쉽게 형성하기 쉽기 때문에, 수득 된 다양한 재료는 사용될 때 물을 흡수하기 쉽고 가소 화 효과를 가져 오면 발성 효과가 발생하여 부피 팽창 및 모듈러스 감소를 초래합니다. 재료. 중요한 크립이 발생합니다.
폴리 카프로 락탐 및 폴리 헥사 메틸렌 지방 (나일론 6 및 나일론 66)은 아래 표에서 볼 수 있듯이 가장 일반적으로 사용되는 폴리 아미드 물질이며, 물 흡수는 다른 물질보다 상당히 높으며 질량 분수로 습한 공기 수분으로부터 가장 높은 흡수 10%의 10%는 일반 습도 환경에서 질량 분율이 2% 내지 4%로 수분을 흡수하여 다양한 기계적 특성의 변화를 초래할 수 있습니다.
나일론 흡수 물의 특성에 미치는 영향
Nylon 6과 Nylon 66을 예로 들어 물을 흡수 한 후 많은 특성이 변하고 많은 특성의 변화는 흡수 된 물의 양과 관련이 있습니다.
01
결정 성 및 결정 구조
나일론 6/66의 결정 학적 연구는 나일론 6/66이 반 결정질 물질이며, 이는 성형 후 결정질 및 비정질 영역을 모두 함유한다는 것을 발견했다. 결정질 영역에서, 분자 사슬은 평면 지그재그 형태에 있고, 수소 결합은 아미드 결합을 통해 사슬 사이에 형성된다. 비정질 영역에서, 분자 사슬 형태는 무작위이며, 대부분의 아미드 결합은 수소 결합을 형성하기 위해 상호 작용하지 않으며, "자유"상태에 있지만, 일부 영역이 국소 수소 결합을 형성한다는 것은 배제되지 않습니다.
초기 연구에서, 나일론 결정도는 종종 밀도에 의해 추정되었다. 나일론 6/66의 밀도는 물보다 높습니다. 물을 흡수 한 후,이 두 물질의 밀도가 대신 증가하고 결정도도 증가합니다. 스트레치 지향 된 나일론 6/66 재료는 종종 일부 γ- 결정을 포함합니다. 이 연구는 수분 흡수 후, 나일론 물질에서의 γ- 결정의 비율이 감소하는 반면, 더 안정적인 α- 결정의 비율은 증가한다는 것을 발견했다.
02
기계적 특성 및 분자 운동
수분 흡수 후 나일론의 기계적 특성의 변화는 분명하다. 가장 중요한 것은 경도, 모듈러스 및 인장 강도의 감소, 항복점의 감소 및 충격 강도의 증가입니다.
나일론 6/66의 분자 운동 연구는 핵 자기 공명, 동적 기계적 이완 및 유전체 손실과 같은 방법을 포함한다. 수분 흡수 전후 나일론 6/66의 변형에 대한 연구는 유리 전이 온도 (TG)가 수분에 비교적 민감하다는 것을 보여준다. 수분 흡수 후, TG는 크게 떨어졌다. 예를 들어, 나일론 6의 수분 함량이 0.35%w/w 인 경우, Tg = 94 ℃, 수분 함량이 10.33%w/w 일 때 Tg = -6 ℃; TG = 78 8 수분 함량이 건조 나일론 66 = 40 ° C의 11%w/w 인 경우. 동시에, 수분 흡수의 증가에 따라 TG 과정이 감소하는 것으로 밝혀졌다. 초기 감소는 빠릅니다. 수분 흡수 질량 분율이 특정 값을 초과하면 감소가 느립니다.
다양한 문헌 보고서에 따르면 임계 값은 약 2%에서 4%입니다. 나일론 6/66은 또한 낮은 온도에서 베타 및 감마 전이를 나타내며, 여기서 베타 전이는 습식 샘플에서만 관찰되며, 수분 흡수에 의한 강도가 증가합니다. 일부 연구에 따르면 β- 전달 피크의 강도의 증가는 γ- 전달 피크의 감소를 동반하고, TG와 유사한 위상을 나타낸다.
위의 현상은 모두 가소화의 효과를 나타냅니다. 그러나, 시험 온도가 추가로 감소하고 특정 임계 온도를 초과 할 때, 나일론 6/66 재료의 수분의 영향은 가교 경화와 유사하게 역전된다. 이 임계 온도의 구체적인 값은 보고서에서 크게 다르며 일부 사람들은 이것이 동적 기계 테스트 빈도, 샘플의 배향 정도 및 기타 조건의 차이와 관련이 있다고 제안합니다.
나일론은 오랫동안 항복점보다 적은 스트레스를받은 후 강화됩니다. 이 효과를 "스트레스 노화"라고합니다. 수분 흡수 후, 스트레스 노화 속도가 가속화됩니다.
03
크기 변화
나일론 6/66은 물을 흡수 한 후 부피가 팽창합니다. 확장 할 때, 재료의 치수 변화와 수분 흡수의 변화가 완전히 동기화되지는 않습니다. 나일론 6 섬유는 수분 흡수의 변화로 빠르게 팽창 한 다음 천천히 팽창합니다. 나일론 6 필름은 반대입니다. 방향 샘플을 늘린 후, 확장은 이방성입니다. 붓기는 스트레치 방향의 방향으로 더 두드러집니다.
연구에 따르면 스트레칭의 작용 하에서 나일론 6/66의 분자간 수소 결합 배향은 스트레칭 방향에 더 가깝기 때문에 나일론 6/66의 수분 흡수 팽창은 분자 간 방향에 따라 더 분명하다고 생각됩니다. 수소 결합.
나일론이 높은 수분 흡수를 가지고 있으며, 이는 차원 안정성과 전기적 특성, 특히 얇은 벽 부분의 두꺼움에 영향을 미치는 것으로 알려져있다. 수분 흡수는 또한 플라스틱의 기계적 강도를 크게 줄입니다. 재료를 선택할 때는 사용 환경의 영향과 다른 구성 요소와의 협력 정확도를 고려해야합니다.
이제 일반적인 관행은 섬유 보강재를 사용하여 수지의 수분 흡수를 줄여 고온과 습도로 작동 할 수 있도록하는 것입니다. 또한 페놀 수지 및 폴리 비닐 페놀과 같은 페놀 수지를 첨가하고, 나일론의 수분 흡수를 감소시키기 위해 무기 나노 입자를 첨가하는 방법이있다.
