与大多数其他聚合物不同，尼龙对水分极为敏感。在过多和过少之间找到适当的平衡是必不可少的，但这种需求经常被忽视 - 这是尼龙加工问题和零件缺陷的主要原因。
水解是由于与水反应而使化合物发生化学分解。在尼龙基化合物中，这会对工艺条件产生不利影响，并可能导致产品性能不佳。了解尼龙与水之间这种化学反应的基础知识和细微差别，对于消除尼龙应用的风险大有帮助。
尼龙中的吸湿性
尼龙具有良好的热性能和机械性能，部分原因是聚合物链之间的氢键。一条聚合物链上的氢原子与另一条聚合物链上的氧原子键合。
被吸收到尼龙聚合物中的水分或水也希望氢键。水中的氢与尼龙聚合物链中的氧键合，同时水中的氧与尼龙聚合物链中的氢键合。这种氢键水分子的作用类似于增塑剂，使聚合物链更容易移动。
如果尼龙成型得太湿，它会流口水、闪蒸或起泡，因为当尼龙熔化时，所有的氢键都被破坏了，粘合的水分子会释放出来。吸收到表面的水分通常可以通过干燥 3-4 小时来去除。如果水被聚合物链深深吸收，则需要更多时间;有时超过 24 小时，以允许氢键断裂和水分子扩散到表面。
上述情况描述的是吸湿性 - 而不是水解。
吸湿性 vs. 水解
当先前吸收的现有水分没有被去除时，最终会发生水解或尼龙聚合物分子量的分解。然而，当尼龙颗粒只是从空气中吸收水分时，这通常并不常见。湿树脂成型时看到的效果描述可能与水解相混淆，但通常更可能是链之间的实际氢键，而不是链的断裂。由于水解而导致的尼龙聚合物链断裂需要更长的时间或更激进的条件。
让我们看一个实际的例子：
如果一盒颗粒向空气敞开，它会吸收水分，直到达到平衡。这需要在大约 23°C 和 50% 相对湿度 （RH） 下放置 1 年以上。当水和尼龙链之间的所有氢键都变得饱和时，即“客栈没有更多的空间......”时，平衡就可能出现。请注意，我们仍然不是在谈论酰胺键的分解，分子量仍然完整。在这个阶段，所发生的只是吸湿——根本没有发生水解。当这种吸湿性确实发生时，可以通过数据看出，由于增塑剂使聚合物链更容易移动和更容易相互通过，因此随着时间的推移，冲击强度有所提高。事实上，冲击强度持续增加长达一年，然后保持稳定的情况并不少见。但这是为了空气吸收 - 现在......让我们让条件更激进。
让我们将模制棒材放入 120°C 的压力水中。在最初的几个小时内，冲击强度会随着空气吸收而增加;但是，在某些时候，冲击强度会开始下降。这是水解发生的时候。换句话说，由于水破坏了酰胺键，尼龙的分子量现在正在降低。拉伸和弯曲性能总是在下降 - 起初是由于吸湿和塑化效应，但后来是水解降解和分子量分解的直接结果。这在需要暴露于冷却液的应用中尤为重要，例如，在需要 50% 乙二醇/50% 水的实验中，通过测量分子量，可以看到并验证了水解降解。从实验开始，性能下降，在常见的 3000 小时测试时间之后，我们可以看到分子量大幅下降，性能显著降低，通常会导致：
- 脆性
- 降低粘度
- 美学问题，尤其是张开
- 模具中残留物过多
过度干燥不是答案
由于水分会带来许多问题，因此逻辑似乎表明完全 干燥尼龙材料 也可以消除这些问题。但是，这也不准确 - 必须取得平衡。
目标是为给定的尼龙配方保持适当的水分量。否则，您就是在用一组问题换取另一组问题。
如上所述，尼龙中的水分产生的增塑效果还增加了柔韧性和抗冲击性，这两者都是材料的理想特性。过度干燥的尼龙 - 即超出规定的干燥时间和/或温度的水分范围 - 去除水分子及其增塑剂，增加聚合物粘度。尼龙更难流动，容易被添加剂烧掉，并且可能会氧化，导致天然聚合物变黄。
湿度范围管理的好处和注意事项
每种尼龙材料在其规格表上都有独特的推荐水分范围。将水分范围视为理想的加工窗口，其中尼龙材料从料斗/干燥器转移到压机（注塑机）。
在规定的水分范围内成型尼龙的好处很多，包括：
- 一致的粘度，防止短路和飞边
- 降低废品率
- 尼龙颜色变化最小或没有
- 理想的塑化
- 最佳的部件美学
- 减少模内残留物堆积
在水分范围内工作时需要注意添加剂。例如，未填充的尼龙材料的水分范围为 0.02% 至 0.20%。含有 30% 玻璃或矿物增强材料的相同材料具有 0.02% 至 0.14% 的水分范围。为什么？添加剂不吸湿，从而缩小了范围。
尼龙是一种用途极其广泛的材料，但在涉及水分的情况下，它也会带来复杂性。像 Teknor Apex 这样 经验丰富的定制化合物制造商 可以帮助您利用尼龙的优势，同时避免水解和其他与水分相关的陷阱，并提供可供考虑的特定解决方案，例如 Creamid® P 低吸湿尼龙 6. 点击下方了解更多信息。
共享: