近年濕度對高分子材料(liào)的影響(xiǎng)來受到特(tè)別的關注,其背景之一(yī)是在微電子和微機電領域中濕度因素對器件的可靠性的影響,如引起材料膨脹變形(xíng)、引起開黏開裂、引起(qǐ)應力集中等; 背景之二是高分(fèn)子材料在工程應(yīng)用(yòng)中的老化問題,老化會降低高分子(zǐ)材料的性能。
濕度對塑料的影響(xiǎng)
從濕度因素考慮,在相對濕度大於 80%條件下,空氣中的水分滲透到材料內部或在塑料(liào)表麵形成水(shuǐ)膜,因而會使塑料的使用性能降低(dī); 當空氣中相對濕度小於 50%時(shí),塑料中所(suǒ)含的水分會蒸發(fā)到(dào)空氣中,同樣(yàng)會(huì)改變塑料的性能,使(shǐ)有的塑(sù)料變脆(cuì),產生(shēng)裂(liè)紋。
濕度(dù)對塑料性能的(de)作用主要是滲透到吸收的過程。目前,關於濕度對塑料結構、力學性能(néng)影響的研究主要有兩方麵,一(yī)方麵(miàn)研究濕度引起的膨脹導致的材料變形及殘餘應力,包括用本構或數值模擬的方法研究濕度(dù)的滲透、擴散和水分含量不均勻所導致的結構(gòu)應力和界麵應力(lì);另一方麵研究濕度(dù)與(yǔ)溫度對塑料物理特性的影響,如對強度、密度、模量、壽命等物理性能的影響。
環境濕度對(duì)塑料機械性能的影(yǐng)響(xiǎng)是顯著的。通常可以吸收水分的塑料為極性材料,這些材料通常能夠形成一些(xiē)種類的鍵,這種鍵極有可能是氫鍵,尼龍等材(cái)料就是(shì)這種材(cái)料(liào)。從另一個方麵來說,水分對聚乙烯或聚四氟乙(yǐ)烯不(bú)起任(rèn)何作用,這些塑料的性(xìng)能對於環境濕度的改變幾(jǐ)乎是惰(duò)性的。
濕度(dù)對尼龍機(jī)械性能的影響
尼龍材料是一(yī)種具有較好物理性能與機械性能的有高的半(bàn)晶狀(zhuàng)的熱塑性塑料,並應(yīng)用於很(hěn)多工業中。同時,所有的尼龍都具有吸濕性 (濕度敏(mǐn)感) ,這個因素在材料的(de)選擇、塑料件的設(shè)計、機(jī)械性能的預測和優化等環(huán)節時需要重視(shì)。
有專家對尼龍66吸濕性(xìng)能進(jìn)行了(le)廣泛研(yán)究,發現尼(ní)龍66的硬度與吸收水分量成(chéng)簡單的線性關係,並以此確定水分對尼龍的潤滑作用主要取決於尼龍薄表層的塑化。
專家提出聚合物(wù)的塑化發生於兩(liǎng)個極端的條件: 剪切強(qiáng)度的減少和(hé)高分子(zǐ)材料(liào)接(jiē)觸其他表麵時接觸麵積的增加。他建議該(gāi)區域(yù)麵積的增加對潤滑作用減弱起到巨大作用。
濕度與溫度的實驗(yàn)表明(míng),吸收水分可增加純樹脂與玻璃纖維增(zēng)強尼龍 6/12的衝擊強(qiáng)度.對於經過濕熱循環且每次循環(huán)後都烘幹的玻璃纖維增強尼龍樣品,其衝擊(jī)強度沒有明(míng)顯變化。
水解(jiě)作用(yòng)可以明顯增加尼龍的(de)韌性(xìng),相(xiàng)反的水分的缺失會導致尼龍材料變脆。有研究發現水解會擴大表(biǎo)麵缺陷並影響纖維與基體的界麵,他指出表麵缺陷的擴大以及纖維—基體界麵的退化導致衝擊性能降低。高溫加速尼龍的水解作用(yòng),並已經應用於加速老化試驗研究中。同時,尼龍(lóng)吸濕後,溫度不是單一增加老化速率的因素,但溫度(dù)的增加(jiā)會增加這個速率。
有其他專家認為(wéi)尼龍中的酰胺鍵的水解(jiě)對於(yú)尼龍簡化合成是逆反應。重複(fù)的吸濕(shī)與幹燥會產生足夠(gòu)的缺陷來抵消較弱的纖維---基(jī)體結合導致的優勢。
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