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尼龍吸濕性及應(yīng)對策略
????????近年濕度對高分子材料的影響來受到特別的關(guān)注，其背景之一是在微電子和微機電領(lǐng)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、引起開黏開裂、引起應(yīng)力集中等; 背景之二是高分子材料在工程應(yīng)用中的老化問題，老化會降低高分子材料的性能。
????????濕度對塑料的影響
????????從濕度因素考慮，在相對濕度大于 80%條件下，空氣中的水分滲透到材料內(nèi)部或在塑料表面形成水膜，因而會使塑料的使用性能降低; 當(dāng)空氣中相對濕度小于 50%時，塑料中所含的水分會蒸發(fā)到空氣中，同樣會改變塑料的性能，使有的塑料變脆，產(chǎn)生裂紋。
????????濕度對塑料性能的作用主要是滲透到吸收的過程。目前，關(guān)于濕度對塑料結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能影響的研究主要有兩方面，一方面研究濕度引起的膨脹導(dǎo)致的材料變形及殘余應(yīng)力，包括用本構(gòu)或數(shù)值模擬的方法研究濕度的滲透、擴散和水分含量不均勻所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和界面應(yīng)力;另一方面研究濕度與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(huán)境濕度對塑料機械性能的影響是顯著的。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種類的鍵，這種鍵極有可能是氫鍵，尼龍等材料就是這種材料。從另一個方面來說，水分對聚乙烯或聚四氟乙烯不起任何作用，這些塑料的性能對于環(huán)境濕度的改變幾乎是惰性的。
????????濕度對尼龍機械性能的影響
????????尼龍材料是一種具有較好物理性能與機械性能的有高的半晶狀的熱塑性塑料，并應(yīng)用于很多工業(yè)中。同時，所有的尼龍都具有吸濕性 (濕度敏感) ，這個因素在材料的選擇、塑料件的設(shè)計、機械性能的預(yù)測和優(yōu)化等環(huán)節(jié)時需要重視。
????????有專家對尼龍66吸濕性能進行了廣泛研究，發(fā)現(xiàn)尼龍66的硬度與吸收水分量成簡單的線性關(guān)系，并以此確定水分對尼龍的潤滑作用主要取決于尼龍薄表層的塑化。
????????專家提出聚合物的塑化發(fā)生于兩個極端的條件: 剪切強度的減少和高分子材料接觸其他表面時接觸面積的增加。他建議該區(qū)域面積的增加對潤滑作用減弱起到巨大作用。
????????濕度與溫度的實驗表明,吸收水分可增加純樹脂與玻璃纖維增強尼龍 6/12的沖擊強度.對于經(jīng)過濕熱循環(huán)且每次循環(huán)后都烘干的玻璃纖維增強尼龍樣品，其沖擊強度沒有明顯變化。
????????水解作用可以明顯增加尼龍的韌性，相反的水分的缺失會導(dǎo)致尼龍材料變脆。有研究發(fā)現(xiàn)水解會擴大表面缺陷并影響纖維與基體的界面，他指出表面缺陷的擴大以及纖維—基體界面的退化導(dǎo)致沖擊性能降低。高溫加速尼龍的水解作用，并已經(jīng)應(yīng)用于加速老化試驗研究中。同時，尼龍吸濕后，溫度不是單一增加老化速率的因素，但溫度的增加會增加這個速率。
????????有其他專家認(rèn)為尼龍中的酰胺鍵的水解對于尼龍簡化合成是逆反應(yīng)。重復(fù)的吸濕與干燥會產(chǎn)生足夠的缺陷來抵消較弱的纖維---基體結(jié)合導(dǎo)致的優(yōu)勢。
