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尼龙6玻纤增强抗水解机理的全新解读

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来源:www.pa6chips.com.cn发布日期 2019-12-04
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尼龙6高强丝还是尼龙6玻纤增强塑料,除了光、热氧化,水解也是一种破坏材料性能的重要因素。众多的文献中,尼龙6抗水解机理说法很多,莫衷一是,江苏海阳尼龙6的解读可能更加全面、完整。


尼龙6的水解处于单纯的水溶性环境的并不多,除了水以外,还包括酸、碱、盐溶液。尼龙6的水解裂化反应都受到溶液的限制,温度通常都不是很高,但酸碱盐的破坏作用却一点儿不容忽视。

 如果是在温和条件下自然吸水,那么水分并不会明显裂化材料性能,但对综合性能的影响也不容小觑。尼龙6是一种半结晶聚合物,水分很容易进入到非晶区,增加分子链的流动性,部分起到了润滑剂的作用。随着吸水率的增加,Tg呈减小趋势,硬度、模量、拉伸强度下降;冲击强度会增加。

    尼龙6高强丝或者尼龙6玻纤增强塑料吸收水分,由于羰基和氨基的强烈氢键作用,水分子优先进入到非晶区内,形成各种形式的氢键。晶区由于分子链排列规整有序,对水分有较大的屏蔽作用而受到较小的影响,水份以三种形态存在。

      如果形成固定结合水,水在两个羰基基团间形成氢键,结合紧密。当水分增多时,大量的水分子会在羰基与氨基之间形成两种氢键。一种是松散的结合方式;一种是尼龙6中的水分子形成较弱的氢键,在尼龙6分子链中起到了润滑或增塑作用,改变了材料的韧性。

      这一情况下,水分子主要是吸附在酰胺键之间。如果要提高尼龙6的抗水解性,降低水分对材料的影响,降低酰胺键的密度,是减少吸附水分的可行而且有效的途径。

      尼龙6吸水平衡是一个动态过程。在这个过程中,材料通常会释放内应力,并进行再重建。宏观表现就是尺寸变化比较大,对于尼龙6玻纤增强体系就容易产生翘曲变型。如何减少这个变型,国内、外仍在研究之中。

      尼龙6高强丝或尼龙6玻纤增强塑料水解过程中,酰胺键最先受到破坏,如果有酸碱盐的存在,则会加速这种破坏。酰胺键具有很强的氢键作用,水分的侵蚀逐步破坏了这种固有的平衡,并建立一种新的平衡。这种新的平衡也是一种动态过程,如果水分持续增加,酰胺键会发生水解,使酰胺键-CONH-C-N发生断裂,形成端羧基和端氨基。这本质上打断了分子链。 在酸碱盐的存在下,聚酰胺的水解速率增大,尼龙6纤维还是尼龙6塑料都更容易失效。但当酸碱的浓度达到一定值时,水解反而无法进行。这是因为酸碱浓度增加,水分子被过量的酸碱包围,无法与酰胺基团发生反应,水解速率反而下降。

     尼龙6水解反应对应发生的是酰胺基团,酰胺基团在酸碱盐溶液中水解有一定随机性,酰胺键的浓度是影响水解反应的关键因素。众多资料表明,在聚酰胺的重复单元上,碳链越长,酰胺键的密度越低,吸水率也就越低,材料的尺寸稳定性更好,因此延长尼龙6碳链,降低酰胺键密度是提高抗水解的重要途径。

     提升尼龙6高强丝或尼龙6玻纤增强抗水解性能除了增加碳链长度以外,还可以在分子链中引入苯环。苯环天然地具有耐化学腐蚀性,可以减缓材料的水解速度。同时苯环对耐热和耐化学性能也很优异,可以提高材料的耐温性能。

      此外,尼龙6共混改性也可以提升抗水解能力。在尼龙6中添加一些多羟基类的或者含氟类的材料,在与水分接触时能与之形成水膜,从而起到保护材料的作用。

江苏海阳专注尼龙6生产与研发50年,旗下海阳牌尼龙6UV彩色丝、尼龙6玻纤增强、尼龙6增强增韧、尼龙6增强阻燃系列品种多,规格全,采用自主知识产权配方,物理机械及抗水解能力更强。



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