水分對增強尼龍性質(zhì)的影響

     增強尼龍吸水之后，多種性質(zhì)發(fā)生變化，而且許多性質(zhì)的改變和吸水量有關(guān)系。

     1、結(jié)晶度和晶體結(jié)構(gòu)

     供應(yīng)增強尼龍廠家對增強尼龍的晶體學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，增強尼龍都是半結(jié)晶性材料，成型后都含有晶區(qū)和非晶區(qū)。在晶區(qū)，分子鏈呈平面鋸齒構(gòu)象，通過酰胺鍵在鏈與鏈之間形成氫鍵。在非晶區(qū)，分子鏈構(gòu)象呈無規(guī)狀，大多數(shù)酰胺鍵沒有相互作用形成氫鍵，呈“自由”狀態(tài)，但不排除少數(shù)區(qū)域形成了局部的氫鍵。

     早期的研究中，增強尼龍結(jié)晶度常通過密度來估算。增強尼龍的密度比水大，吸水后，這兩種材料的密度反而上升，結(jié)晶度也上升。經(jīng)過拉伸取向的增強尼龍材料常含有部分γ-晶。研究發(fā)現(xiàn)，吸水后增強尼龍材料的γ-晶比例減少，而更穩(wěn)定的α-晶比例增大。

     2、力學(xué)性能和分子運動

     增強尼龍吸水后在力學(xué)性能上的變化很明顯。最主要是硬度、模量和拉伸強度下降、屈服點降低、沖擊強度增加。增強尼龍的分子運動研究有核磁共振、動態(tài)力學(xué)松弛和介電損耗等方法供應(yīng)增強尼龍廠家，研究增強尼龍材料吸水前后的轉(zhuǎn)變發(fā)現(xiàn)，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）對水分比較敏感，吸水之后，Tg大幅下降。同時發(fā)現(xiàn)，Tg隨吸水量增加而下降的過程具有階段性。起始下降迅速；當吸水質(zhì)量分數(shù)超過一定值之后，下降緩慢。

     綜合各文獻報道，該臨界值約在2%~4%。增強尼龍還在較低溫度下表現(xiàn)β和γ轉(zhuǎn)變，其中β轉(zhuǎn)變只在潮濕的樣品中觀察到，且其強度隨著吸水量的增加而增加。有的供應(yīng)增強尼龍廠家還發(fā)現(xiàn)，β轉(zhuǎn)變峰強度的增加伴隨著γ轉(zhuǎn)變峰的減少，并呈現(xiàn)類似Tg的階段性。

     以上現(xiàn)象均表明類似塑化的效果，然而當測試溫度進一步降低，超過某臨界溫度后，水分在增強尼龍材料中的作用就相反，類似交聯(lián)硬化。這個臨界溫度的具體值在不同報道中相差較大，有人提出這與動態(tài)力學(xué)測試頻率、樣品的取向程度等條件的不同有關(guān)。增強尼龍在長期受到小于屈服點的應(yīng)力作用后，會發(fā)生硬化，這種效果稱為“應(yīng)力老化”（stressaging）。在吸水后，應(yīng)力老化的速率加快。

     3、尺寸變化

     增強尼龍吸水后體積將發(fā)生膨脹。膨脹時，材料尺寸變化和吸水量變化并不完全同步。增強尼龍纖維隨著吸水量變化膨脹先快后慢；而增強尼龍薄膜則相反。經(jīng)過拉伸取向的樣品，膨脹具有各向異性。在拉伸取向的方向上膨脹較明顯。供應(yīng)增強尼龍廠家研究發(fā)現(xiàn)，增強尼龍在拉伸作用下，其中的分子間氫鍵取向沿拉伸的方向靠攏，因此認為，增強尼龍吸水膨脹在沿分子間氫鍵的方向上比較明顯。

     4、熱定型方法

     增強尼龍纖維生產(chǎn)中有濕熱定型和干熱定型兩種方法。研究發(fā)現(xiàn)，在結(jié)晶度相同的情況下，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性能較好。