水分对尼龙6/66性质的影响
发布时间：2023-11-21 点击数：0
尼龙6/66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。
水分对尼龙6/66性质影响的主要有以下4个：
1、结晶度和晶体结构
对尼龙6/66的晶体学研究发现，尼龙6/66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，尼龙结晶度常通过密度来估算。尼龙6/66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。经过拉伸取向的尼龙6/66材料常含有部分γ-晶。研究发现，吸水后尼龙材料的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
尼龙吸水后在力学性能上的变化很明显。最主要是硬度、模量和拉伸强度下降、屈服点降低、冲击强度增加。
尼龙6/66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，研究尼龙6/66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。例如，尼龙6水含量为0.35%w/w时Tg=94℃，10.33%w/w时Tg=-6℃；干燥尼龙66Tg=78℃，当含水量为11%w/w时Tg=40℃。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%。尼龙6/66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。有的研究还发现，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，水分在尼龙6/66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。
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”（stress aging）。在吸水后，应力老化的速率加快。
3、尺寸变化
尼龙6/66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。尼龙6纤维随着吸水量变化膨胀先快后慢；而尼龙6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。
研究发现，尼龙6/66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，尼龙6/66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
尼龙6/66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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