水分對尼龍6/66性質的影響
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發表時間：2022-12-30 14:41:10
尼龍6/66吸水之后，多種性質發生變化，而且許多性質的改變和吸水量有關系。
水分對尼龍6/66性質影響的主要有以下4個：
1、結晶度和晶體結構
對尼龍6/66的晶體學研究發現，尼龍6/66都是半結晶性材料，成型后都含有晶區和非晶區。在晶區，分子鏈呈平面鋸齒構象，通過酰胺鍵在鏈與鏈之間形成氫鍵。在非晶區，分子鏈構象呈無規狀，大多數酰胺鍵沒有相互作用形成氫鍵，呈“自由”狀態，但不排除少數區域形成了局部的氫鍵。
早期的研究中，尼龍結晶度常通過密度來估算。尼龍6/66的密度比水大，吸水后，這兩種材料的密度反而上升，結晶度也上升。經過拉伸取向的尼龍6/66材料常含有部分γ-晶。研究發現，吸水后尼龍材料的γ-晶比例減少，而更穩定的α-晶比例增大。
2、力學性能和分子運動
尼龍吸水后在力學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。
尼龍6/66的分子運動研究有核磁共振、動態力學松弛和介電損耗等方法，研究尼龍6/66材料吸水前后的轉變發現，其玻璃化轉變溫度（Tg）對水分比較敏感，吸水之后，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℃，當含水量為11%w/w時Tg=40℃。同時發現，Tg隨吸水量增加而下降的過程 具有階段性。起始下降迅速；當吸水質量分數超過一定值之后，下降緩慢。
綜合各文獻報道，該臨界值約在2%~4%。尼龍6/66還在較低溫度下表現β和γ轉變，其中β轉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。有的研究還發現，β轉變峰強度的增加伴隨著γ轉變峰的減少，并呈現類似Tg的階段性。
以上現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，水分在尼龍6/66材料中的作用就相反，類似交聯硬化。這個臨界溫度的具體值在不同報道中相差較大，有人提出這與動態力學測試頻率、樣品的取向程度等條件的不同有關。
尼龍在長期受到小于屈服點的應力作用后，會發生硬化，這種效果稱為“應力老化”（stress aging）。在吸水后，應力老化的速率加快。
3、尺寸變化
尼龍6/66吸水后體積將發生膨脹。膨脹時，材料尺寸變化和吸水量變化并不完全同步。尼龍6纖維隨著吸水量變化膨脹先快后慢；而尼龍6薄膜則相反。經過拉伸取向的樣品，膨脹具有各向異性。在拉伸取向的方向上膨脹較明顯。
研究發現，尼龍6/66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，尼龍6/66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
尼龍6/66纖維生產中有濕熱定型和干熱定型兩種方法。研究發現，在結晶度相同的情況下，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。
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水分對尼龍6/66性質影響的主要有以下4個：
1、結晶度和晶體結構
對尼龍6/66的晶體學研究發現，尼龍6/66都是半結晶性材料，成型后都含有晶區和非晶區。在晶區，分子鏈呈平面鋸齒構象，通過酰胺鍵在鏈與鏈之間形成氫鍵。在非晶區，分子鏈構象呈無規狀，大多數酰胺鍵沒有相互作用形成氫鍵，呈“自由”狀態，但不排除少數區域形成了局部的氫鍵。
早期的研究中，尼龍結晶度常通過密度來估算。尼龍6/66的密度比水大，吸水后，這兩種材料的密度反而上升，結晶度也上升。經過拉伸取向的尼龍6/66材料常含有部分γ-晶。研究發現，吸水后尼龍材料的γ-晶比例減少，而更穩定的α-晶比例增大。
2、力學性能和分子運動
尼龍吸水后在力學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。
尼龍6/66的分子運動研究有核磁共振、動態力學松弛和介電損耗等方法，研究尼龍6/66材料吸水前后的轉變發現，其玻璃化轉變溫度（Tg）對水分比較敏感，吸水之后，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℃，當含水量為11%w/w時Tg=40℃。同時發現，Tg隨吸水量增加而下降的過程 具有階段性。起始下降迅速；當吸水質量分數超過一定值之后，下降緩慢。
綜合各文獻報道，該臨界值約在2%~4%。尼龍6/66還在較低溫度下表現β和γ轉變，其中β轉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。有的研究還發現，β轉變峰強度的增加伴隨著γ轉變峰的減少，并呈現類似Tg的階段性。
以上現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，水分在尼龍6/66材料中的作用就相反，類似交聯硬化。這個臨界溫度的具體值在不同報道中相差較大，有人提出這與動態力學測試頻率、樣品的取向程度等條件的不同有關。
尼龍在長期受到小于屈服點的應力作用后，會發生硬化，這種效果稱為“應力老化”（stress aging）。在吸水后，應力老化的速率加快。
3、尺寸變化
尼龍6/66吸水后體積將發生膨脹。膨脹時，材料尺寸變化和吸水量變化并不完全同步。尼龍6纖維隨著吸水量變化膨脹先快后慢；而尼龍6薄膜則相反。經過拉伸取向的樣品，膨脹具有各向異性。在拉伸取向的方向上膨脹較明顯。
研究發現，尼龍6/66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，尼龍6/66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
尼龍6/66纖維生產中有濕熱定型和干熱定型兩種方法。研究發現，在結晶度相同的情況下，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。
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