泰国睾丸摘除手术视频:玻纤增强尼龙6材料环境吸湿老化研究---《河北化工》杂志电子版 (http://www.bfhgw.net)

玻纤增强尼龙6材料环境吸湿老化研究梁惠霞1，崔文广1，苗振巍2，高岩磊1
（1.石家庄学院化工学院，河北  石家庄  050035；2.宁波市正邦尼龙有限公司 ，浙江  宁波  315400）
    [摘  要]从环境吸湿对尼龙6力学性能影响的角度对增强聚酰胺材料进行老化研究。选用增强尼龙6（PA 6）进行一系列加速调湿处理的试验。通过对不同调湿环境下增强尼龙6力学性能的测试 ,研究环境吸湿对增强尼龙6材料力学性能的影响，并从分子微观结构的变化来分析其机理。通过对增强尼龙材料在自然状态下调湿和加速调湿的比较，确定了增强尼龙材料制品的一个合适的加速调湿的条件，对增强尼龙材料的工业应用提供一个正确的调湿处理方法。
    [关键词]尼龙；老化；环境吸湿；力学性能
    [中图分类号] TQ 323.6              [文献标识码] A                   [文章编号] 1003-5095(2009）03-0028-03
    尼龙6增强改性材料因其良好的力学性能在工程塑料中得到了广泛的应用。 但其聚酰胺结构中所含有的酰胺基团（－NHCO－）具有较强的极性，容易受到湿度、温度等环境因素的影响，产生物理老化，降低材料使用的安全性和使用寿命，甚至导致事故[1]。其中环境吸湿是引起增强尼龙老化的一个重要因    素[2，3]。本文通过对3种改性尼龙在自然环境放置（自然调湿）与水煮（加速调湿）条件下的力学性能的测试，来研究水分在增强聚酰胺老化中的作用规律，并以此预测和提供合理的制品调质处理方案。
1  实验部分
1.1  试验材料
    尼龙6（PA 6），无锡明特化纤有限公司；无碱玻纤、中碱玻纤，市售；增韧剂（酸酐接枝聚烯烃弹性体），自制。
1.2  仪器设备
    双螺杆挤出机：SJ 50,南京橡塑机械厂；注塑机：JN 88-E,震雄机械（宁波）有限公司；微机控制电子万能试验机：CMT-6104型，深圳市三思材料检测有限公司万能制样机：ZHY-W型，承德大华试验机有限公司；冲击试验机：XJJ-50型，承德大华试验机有限公司。
1.3  试样制备与环境调质
1.3.1  设计3种配方在双螺杆挤出机上共混改性制备增强尼龙6复合工程塑料。配方见表1。


1.3.2  在注塑机上模塑测试样条，冲击样条在万能制样机上加工V型缺口。
1.3.3  环境调质
    对注塑试样进行不同环境调湿处理，分别为自然环境放置1～28 d与水煮1、2、4、6 h。按要求调质后测试其拉伸强度、弯曲强度和简支梁缺口冲击强度。
2  实验结果与讨论
2.1  自然放置时间对增强改性尼龙6力学性能的影响

    
          
图1  自然放置时间                                        图2  自然放置对
    对拉伸强度的影响                                     时间弯曲强度的影响


                                    

图3  自然放置时间对冲击强度的影响
    A、B、C曲线分别代表材料A、材料B、材料C；以下均相同。
    从图1～图3可以看出增强尼龙6材料在自然状态中放置调湿的过程，材料的拉伸强度和弯曲强度随着时间的延长都会下降，冲击强度随时间的延长而增加。并且从曲线可以看出拉伸强度和弯曲强度在调湿时间6 d时达到最大，然后强度随时间增加逐渐降低，调湿时间达到20 d时强度趋于稳定，冲击强度在调湿时间6 d前增加缓慢，然后增加速度加快，到  14 d后强度趋于稳定。
    增强尼龙材料制品在加工后自然吸湿，水分子渗透进入材料，会与尼龙分子结合，破坏尼龙分子之间的氢键，增加尼龙分子的活动性，尼龙树脂基体产生后结晶，其拉伸强度和弯曲强度都会有所增加。由于尼龙树脂基体的结晶，材料冲击强度会有所降低，同时由于尼龙材料吸水后分子链段活动性增加，冲击强度会有所提高，其综合的效果会使材料冲击强度稍有提高。
    尼龙基体树脂的结晶完成后，水分子继续渗入，进一步削弱尼龙分子之间的结合力，水分子在材料中起到了增塑剂的作用，其拉伸强度和弯曲强度会继续随水分含量的增加而降低，其缺口冲击强度会增加，这种变化会继续到20 d后基本稳定。
2.2  水煮时间对增强改性尼龙6力学性能的影响

                 



                                   
                                
                     
    图4  水煮时间对3种材料力学性能的影响  
从图4我们可以看出，对于厚度4 mm的增强尼龙制品来说，水煮1 h，材料性能已经趋于稳定，继续增加水煮时间，材料的拉伸强度和弯曲强度继续下降，材料的缺口冲击强度增加也变得缓慢，可以确定实际应用中，对于厚度4 mm的增强尼龙制品来说水煮1 h的时间是比较合适的。水煮1 h，材料力学性能的变化接近自然放置平衡后的性能，延长水煮时间材料的综合性能是降低的，并且从经济上考虑，延长水煮时间将增加能耗和费用。
    从图4曲线还可以看出,材料A的综合性能是最好的，材料C的综合性能最差。材料A配方中添加酸酐接枝的弹性体，酸酐接枝的弹性体含有酸酐端基，可以与尼龙的端氨基发生键合，同时可以与玻纤的含有端氨基的偶联剂发生键合，起到大分子偶联剂的作用，酸酐接枝的弹性体与尼龙树脂有相似的极性，更容易分散在尼龙树脂基体中，柔性的质点分散在尼龙树脂基体中，同时起到引发和终止银纹的作用，增加材料的缺口冲击强度[4]。材料B没有添加能起到偶联作用的酸酐接枝的弹性体，水分子在起到增塑作用的同时也破坏了尼龙分子和玻纤的键合作用，所以其拉伸强度和弯曲强度下降的幅度，对其韧性的增加也会有消弱作用。材料C中使用了一般的中碱玻纤，由于中碱玻纤本身强度比较差，并且中碱玻纤没有经过表面偶联处理，增强改性材料的综合性能最差，经过水煮处理，水分子对其影响的负面作用是很明显的。
2.3  冲击样条横断面扫描电镜结果分析（图5）

                        
        (a) 未老化材料A                               (b) 材料A水煮6 h
 
                    
       (c)未老化材料B                               (d)材料B水煮6 h


                   
               (e)未老化材料C                            (f)材料C水煮6 h
图5  冲击样条横断面扫描电镜
    从扫描电镜的照片可以看出未经老化材料断面玻纤上面比较粗糙，玻纤与尼龙树脂的相容性好，这是获得好的玻纤增强改性尼龙材料的基础。经过水煮的材料，玻纤表面粘附的树脂减少，相容性变差，导致材料的拉伸和弯曲性能下降，但是尼龙树脂基体的断面更加粗糙，说明尼龙树脂基体本身的韧性在增加。
3  结 论
    玻纤增强尼龙6材料的力学性能受水分的影响比较明显，在环境中很容易发生物理老化，在实际应用中一定要考虑吸湿对制品力学性能的影响，制品的设计强度要以吸湿平衡后的强度为基础。
    水煮可以缩短增强改性尼龙6材料的吸湿平衡时间，使其制品在使用过程中保持相对稳定的力学性能，对于4 mm厚的制品来说，水煮1 h是比较合适的。
    玻纤增强尼龙6材料吸湿后性能的变化从分子角度可以理解为尼龙分子与玻纤偶联作用的消弱。