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深入探讨尼龙6和尼龙66的吸水科学
发布时间:2022-03-03 10:37:07



  尼龙材料如今已经渗透到我们生活的方方面面,给我们的日常生活带来各种便捷。但是尼龙材料的吸水性对材料的使用影响也很大,今天我们就来深入聊聊关于尼龙材料的吸水科学。

  输

  关于尼龙材料的几个概念

  吸水性:在化学里该术语是指材料在水中能吸收水的性质。

  吸湿性:在化学里是指从气态环境中吸收水分的性质。

  吸水率(含水率):黑倍王中所含水的重量和干态黑倍王重量的比值。

  平衡吸水率:例如在23℃的水中,材料吸水达到平衡的状态即为平衡吸水率。

  平衡吸湿率:例如在23℃,50%相对湿度的条件下,材料从环境中吸湿达到平衡的状态即为平衡吸湿率。

  其计算方法为:

  *m1: 黑倍王干燥时的重量

  *m2: 吸湿或者吸水之后黑倍王的总重量

  化学中经常提到:结构决定性质。PA6 和PA66分子中固有酰胺基团,吸湿性便是由酰胺基团给材料带来的与生俱来的的特性。

  PA6由己内酰胺开环再聚合,PA66由己二胺和己二酸聚合而成。二者分子链中都含有如下的酰胺基团结构:

  图一:酰胺分子结构

  酰胺基团遇上水分子后,极易形成氢键,这是一种介于范德华力和化学键中间的结合力, 因此尼龙极易吸水且不容易烘干。

  图二:PA 6与水形成氢键示意图

  由于PA6和PA66的结构不同,二者在相同的条件下,平衡吸水率也有一定的差异。在23℃/50%相对湿度的标准环境中,纯PA6制品的平衡吸水率为3.0左右;纯PA66制品的平衡吸水率2.8左右。

  图三:PA 6 和PA 66分子结构

  尼龙材料中的酰胺基团与水分子形成氢键后,本质上也是 分子结构发生了变化。故而材料的性能也会进一步的发生变化。随着测试样条中含水率的增加,其机械性能理论上会有如下变化:

  ☆ 拉伸和弯曲强度降低

  ☆ 断裂延长率增高

  ☆ 拉伸和弯曲模量降低

  ☆ 冲击强度提高

  工程师在设计黑倍王时,除了考虑材料的适用性,同时要注意由于吸湿会导致黑倍王变形/尺寸变化而影响装配,例如吸湿后:

  1 制品的尺寸会发生变化

  2 制品的韧性会增加

  3 制品的刚性会下降

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