水分儀

  脂肪族聚酰胺因為富含胺基和羰基，易與水分子造成氫鍵，因此所得到的各種資料在應(yīng)用時簡樸吸水，發(fā)作增塑效應(yīng)，致使資料體積脹大、模量下降，在應(yīng)力作用下發(fā)作顯著蠕變。聚己內(nèi)酰胺和聚己二酸己二胺（尼龍6和尼龍66）是最常用的聚酰胺資料，它們最高能從濕潤空氣中吸收質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％的水分，在一般濕度環(huán)境下也能吸收質(zhì)量分?jǐn)?shù)2％到4％的水分，致使多種力學(xué)功用的修正。尼龍6和尼龍66兩種資料在這篇文章談?wù)摲秶鷥?nèi)區(qū)別很小，總稱尼龍6÷66。這篇

  文章總結(jié)了關(guān)于尼龍6÷66吸水機(jī)理和改善其吸濕性的鉆研。主要內(nèi)容如下： 

1、 水分對尼龍6÷66性質(zhì)的影響 

  尼龍6÷66吸水往后，多種性質(zhì)發(fā)作修正，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 

   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、屈服點下降、沖擊強(qiáng)度增加。 

尼龍6÷66的分子運(yùn)動鉆研有核磁共振、動態(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）對水分對比活絡(luò)，吸水往后，Tg大幅下降。例如，尼龍6水含量為0。35％w÷w時Tg=94℃，10。33％w÷w時Tg=－6℃；干燥尼龍66Tg=78℃，當(dāng)含水量為11％w÷w時Tg=40℃。一起發(fā)現(xiàn)，Tg隨吸水量增加而下降的歷程具有時代性。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的時代性。以上現(xiàn)象均標(biāo)明相似塑化的作用，但是當(dāng)查驗溫度進(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。這個臨界溫度的詳細(xì)值在不相同報道中相差較大，有人提出這與動態(tài)力學(xué)查驗頻率、樣品的取向水對等條件的不相同有關(guān)。 

  尼龍在暫時遭到小于屈服點的應(yīng)力作用后，會發(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，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，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。 

  對尼龍吸水的實際描寫可用Flory－Huggins方程或Zimm方程來描寫（Zimm方程是Flory－Huggins方程的關(guān)上）。將這些實際與試驗作用相對比的作用均支撐了P－？兩步吸水的機(jī)理。別的，經(jīng)過頭子模仿的方式也支撐了這一機(jī)理?！?/p>

3、處理尼龍6÷66吸水疑問的方式 

  由以上結(jié)論能夠知道，水對尼龍6÷66資料的塑化作用很顯著，并且在初始吸水時代最活絡(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，即是因為水分子與羰基或胺基造成氫鍵的趨勢比他們之間要高。酚基與羰基造成氫鍵的趨勢比水分子更高，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、SAXS和分子模仿的方式都支撐了這種解釋。水分儀