,并且很多性質(zhì)的修正和吸水量有聯(lián)絡(luò)。
1.1、 結(jié)晶度和晶體結(jié)構(gòu)
對(duì)尼龍6÷66的晶體學(xué)鉆研發(fā)現(xiàn),尼龍6÷66都是半結(jié)晶性資料
,成型后都富含晶區(qū)和非晶區(qū)
。在晶區(qū),分子鏈呈平面鋸齒構(gòu)象
,經(jīng)過酰胺鍵在鏈與鏈之間造成氫鍵
。在非晶區(qū),分子鏈構(gòu)象呈無規(guī)狀
,大多數(shù)酰胺鍵沒有彼此作用造成氫鍵
,呈“自在”狀態(tài)
,但不清除多數(shù)區(qū)域造成了有些的氫鍵
。前期的鉆研中尼龍結(jié)晶度常經(jīng)過密度來計(jì)算。尼龍6÷66的密度比水大
,吸水后
,這兩種資料的密度反而上升,結(jié)晶度也上升。經(jīng)過拉伸取向的尼龍6÷66資料常富富含些γ-晶
。鉆研發(fā)現(xiàn)
,吸水后尼龍資料的γ-晶比例削減
,而更顛簸的α-晶比例增大
。
1.2、 力學(xué)功用和分子運(yùn)動(dòng)
尼龍吸水后在力學(xué)功用上的修正很顯著
。最主要是硬度
、模量和拉伸強(qiáng)度下降、屈服點(diǎn)下降
、沖擊強(qiáng)度增加
。
尼龍6÷66的分子運(yùn)動(dòng)鉆研有核磁共振、動(dòng)態(tài)力學(xué)松懈和介電損耗等方式
,鉆研尼龍6÷66資料吸水前后的修正發(fā)現(xiàn),其玻璃化修正溫度(Tg)對(duì)水分對(duì)比活絡(luò)
,吸水往后
,Tg大幅下降。例如
,尼龍6水含量為0
。35%w÷w時(shí)Tg=94℃,10
。33%w÷w時(shí)Tg=-6℃
;干燥尼龍66Tg=78℃
,當(dāng)含水量為11%w÷w時(shí)Tg=40℃
。一起發(fā)現(xiàn),Tg隨吸水量增加而下降的歷程具有時(shí)代性
。初步下降活絡(luò)
;當(dāng)吸水質(zhì)量分?jǐn)?shù)跨過一定值往后
,下降緩慢
。概括各文獻(xiàn)報(bào)道,該臨界值約在2%~4%
。尼龍6÷66還在較低溫度下體現(xiàn)β和γ修正,其間β修正只在濕潤(rùn)的樣品中觀察到
,且其強(qiáng)度跟著吸水量的增加而增加
。有的鉆研還發(fā)現(xiàn),β修正峰強(qiáng)度的增加伴跟著γ修正峰的削減,并顯現(xiàn)相似Tg的時(shí)代性
。以上現(xiàn)象均標(biāo)明相似塑化的作用
,但是當(dāng)查驗(yàn)溫度進(jìn)一步下降,跨過某臨界溫度后
,水分在尼龍6÷66材猜中的作用就相反
,相似交聯(lián)硬化
。這個(gè)臨界溫度的詳細(xì)值在不相同報(bào)道中相差較大
,有人提出這與動(dòng)態(tài)力學(xué)查驗(yàn)頻率、樣品的取向水對(duì)等條件的不相同有關(guān)
。
尼龍?jiān)跁簳r(shí)遭到小于屈服點(diǎn)的應(yīng)力作用后
,會(huì)發(fā)作硬化,這種作用稱為“應(yīng)力老化”(stress aging)
。在吸水后
,應(yīng)力老化的速率加速
。
1.3、標(biāo)準(zhǔn)修正
尼龍6÷66吸水后體積將發(fā)作脹大。脹大時(shí)
,資料標(biāo)準(zhǔn)修正和吸水量修正并不完全同步
。尼龍6纖維跟著吸水量修正脹大先快后慢;而尼龍6薄膜則相反
。經(jīng)過拉伸取向的樣品
,脹大具有各向異性。在拉伸取向的方向上脹大較顯著
。鉆研發(fā)現(xiàn),尼龍6÷66在拉伸作用下
,其間的分子間氫鍵取向沿拉伸的方向接近
,因此以為,尼龍6÷66吸水脹大在沿分子間氫鍵的方向上對(duì)比顯著
。
1.4、 熱定型方式
尼龍6÷66纖維出產(chǎn)中有濕熱定型和干熱定型兩種方式。鉆研發(fā)現(xiàn)
,在結(jié)晶度相同的狀態(tài)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功用較好
。
2、 尼龍6÷66吸水的機(jī)理
總結(jié)以往鉆研,現(xiàn)在根柢以為水分子只進(jìn)入尼龍6÷66的非晶區(qū)域
,吸水后分子鏈活動(dòng)性增加
,起塑化的作用。這是致使上節(jié)提到的晶型修正
、Tg下降
、顯現(xiàn)新松懈等現(xiàn)象的要素。
關(guān)于Tg及別的性質(zhì)隨吸水量增加而修正的歷程顯現(xiàn)分段性的現(xiàn)象
,Puffr和?ebenda提出了尼龍6÷66分步吸水的機(jī)理
,并被很多試驗(yàn)作用支撐
。該機(jī)理以為,水分子進(jìn)入尼龍6÷66無定形區(qū)
,優(yōu)先以圖中1的方式聯(lián)絡(luò)(周到聯(lián)絡(luò)
,tightly bound),當(dāng)水分子延續(xù)增多時(shí)
,顯現(xiàn)如圖中2所示的聯(lián)絡(luò)方式(松懈聯(lián)絡(luò)
,loosely bound),更多的水分子將在分子空位中經(jīng)過水分子之間的氫鍵進(jìn)一步堆積(clustering
,如圖中3所示)。上節(jié)提到的尼龍6÷66在動(dòng)態(tài)力學(xué)松懈
、介電松懈以及應(yīng)力老化等性質(zhì)隨吸水量修正的分段效應(yīng)
,恰是P-?分步吸水機(jī)理的體現(xiàn)
。在疲勞裂紋生長(zhǎng)和開裂能等性質(zhì)上也發(fā)現(xiàn)了隨吸水量修正的分段效應(yīng)
,能夠用P-?機(jī)理來解釋
。一起
,寬線NMR吸收譜和弛豫時(shí)間也發(fā)現(xiàn)尼龍6÷66吸收的水分子中只有有些具有可運(yùn)動(dòng)性,解釋其間富含聯(lián)絡(luò)程度不相同的兩類水分子
。正電子湮滅壽數(shù)譜鉆研標(biāo)明尼龍自在體積隨吸水量的增加先下降后上升,也剛好與P-
?機(jī)理相吻合
。
對(duì)尼龍吸水的實(shí)際描寫可用Flory-Huggins方程或Zimm方程來描寫(Zimm方程是Flory-Huggins方程的關(guān)上)
。將這些實(shí)際與試驗(yàn)作用相對(duì)比的作用均支撐了P-
??jī)刹轿臋C(jī)理
。別的,經(jīng)過頭子模仿的方式也支撐了這一機(jī)理
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3、處理尼龍6÷66吸水疑問的方式
由以上結(jié)論能夠知道
,水對(duì)尼龍6÷66資料的塑化作用很顯著,并且在初始吸水時(shí)代最活絡(luò)
。僅靠維持干燥環(huán)境來確保尼龍6÷66資料的功用對(duì)比困難
。處理尼龍6÷66吸水疑問有兩類方式,一是經(jīng)過下降吸水量來削減水分對(duì)其功用的影響
;二是經(jīng)過跋涉尼龍6÷66的有關(guān)功用
,欲望能抵消吸水后對(duì)尼龍6÷66功用的影響。
3.1、 共混和復(fù)合
增加酚醛樹脂和聚乙烯基苯酚等含酚樹脂能削減尼龍6÷66的吸水量
,跋涉其Tg,一起對(duì)Tm影響較小
。鉆研發(fā)現(xiàn),增加的酚類物質(zhì)主要存在于尼龍6÷66的無定形區(qū)域
。關(guān)于酚類物質(zhì)的這種作用
,鉆研者是這么解釋的:水之所以能損壞尼龍6÷66中業(yè)已造成的氫鍵而與羰基或胺基造成新的氫鍵,即是因?yàn)樗肿优c羰基或胺基造成氫鍵的趨勢(shì)比他們之間要高
。酚基與羰基造成氫鍵的趨勢(shì)比水分子更高
,增加酚類物質(zhì)往后,酚基占有了尼龍6÷66中的羰基和胺基
,并因其所含的苯環(huán)發(fā)作了位阻效應(yīng)
,阻攔了水分子的進(jìn)入。經(jīng)過等溫吸附試驗(yàn)
、SAXS和分子模仿的方式都支撐了這種解釋。
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