水分对增强尼龙性质的影响

水分对增强尼龙性质的影响

增强尼龙吸水之后，多种性质发生变化，而且许多性质的改变和吸水量有关系。

　　1、结晶度和晶体结构

　　供应增强尼龙厂家对增强尼龙的晶体学研究发现，增强尼龙都是半结晶性材料，成型后都含有晶区和非晶区。在晶区，分子链呈平面锯齿构象，通过酰胺键在链与链之间形成氢键。在非晶区，分子链构象呈无规状，大多数酰胺键没有相互作用形成氢键，呈“自由”状态，但不排除少数区域形成了局部的氢键。

　　早期的研究中，增强尼龙结晶度常通过密度来估算。增强尼龙的密度比水大，吸水后，这两种材料的密度反而上升，结晶度也上升。经过拉伸取向的增强尼龙材料常含有部分γ-晶。研究发现，吸水后增强尼龙材料的γ-晶比例减少，而更稳定的α-晶比例增大。

　　2、力学性能和分子运动

　　增强尼龙吸水后在力学性能上的变化很明显。主要是硬度、模量和拉伸强度下降、屈服点降低、冲击强度增加。增强尼龙的分子运动研究有核磁共振、动态力学松弛和介电损耗等方法供应增强尼龙厂家，研究增强尼龙材料吸水前后的转变发现，其玻璃化转变温度（Tg）对水分比较敏感，吸水之后，Tg大幅下降。同时发现，Tg随吸水量增加而下降的过程具有阶段性。起始下降迅速；当吸水质量分数超过一定值之后，下降缓慢。

　　综合各文献报道，该临界值约在2%~4%。增强尼龙还在较低温度下表现β和γ转变，其中β转变只在潮湿的样品中观察到，且其强度随着吸水量的增加而增加。有的供应增强尼龙厂家还发现，β转变峰强度的增加伴随着γ转变峰的减少，并呈现类似Tg的阶段性。

　　以上现象均表明类似塑化的效果，然而当测试温度进一步降低，超过某临界温度后，水分在增强尼龙材料中的作用就相反，类似交联硬化。这个临界温度的具体值在不同报道中相差较大，有人提出这与动态力学测试频率、样品的取向程度等条件的不同有关。增强尼龙在长期受到小于屈服点的应力作用后，会发生硬化，这种效果称为“应力老化”（stressaging）。在吸水后，应力老化的速率加快。

　　3、尺寸变化

　　增强尼龙吸水后体积将发生膨胀。膨胀时，材料尺寸变化和吸水量变化并不完全同步。增强尼龙纤维随着吸水量变化膨胀先快后慢；而增强尼龙薄膜则相反。经过拉伸取向的样品，膨胀具有各向异性。在拉伸取向的方向上膨胀较明显。供应增强尼龙厂家研究发现，增强尼龙在拉伸作用下，其中的分子间氢键取向沿拉伸的方向靠拢，因此认为，增强尼龙吸水膨胀在沿分子间氢键的方向上比较明显。

　　4、热定型方法

　　增强尼龙纤维生产中有湿热定型和干热定型两种方法。研究发现，在结晶度相同的情况下，干热定型样品吸水量比湿热定型的少。湿热定型的样品染色性能较好。

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