水对尼龙力学性能的影响

摘要:聚酰胺(PA)是以已内酰胺、脂肪羧酸、脂肪胺或芳香族二元酸、芳香族二元胺为原料合成，主链上含有酰胺基团(-NHCO-)的结晶性高分子化合物，作为工程塑料的PA分子量在(1.5~3)×104左右。PA具有优良的力学性能、耐磨性和耐高温性，所以是用途最为广泛的工程塑料之一。但是，由于分子结构中含有极性的亲水基团，所以对尼龙制品的尺寸稳定性以及力学性能有很大影响。目前，可用纤维增强，降低树脂的吸水率，使其能在高温、高湿的条件下工作。

图片来自百度图库

一、吸水性对尼龙性能影响机理

由于尼龙的分子链结构规整，是一类结晶性的高分子化合物，晶格的存在束缚了分子链的运动，所以强度较高。此外，分子链中含有的极性酰胺基团，能够在分子链之间形成氢键，使分子链之前的作用力增大，进一步限制了分子链受外力时的滑移，所以具有较高的力学强度和模量。

尼龙分子链结构

并且，随着聚酰胺分子链中酰胺基密度的增加、分子链对称性的增强以及结晶度的提高，其力学强度也进一步提高。

1、分子链间作用力降低

但是，正因为尼龙分子链中含有极性酰胺基团，所以可以与环境中的水分子形成氢键，这样会使分子链的规整度降低、分子链之间的氢键数减少，导致分子链之间的作用力降低。

所以，在受到外力时，分子链之间可以通过运动来消耗外界的能量，所以材料的拉伸强度、弯曲强度以及模量会有一定程度的降低，制品的尺寸稳定性也会大幅降低。但是伸长率和冲击强度会有提高。

尼龙无障碍扶手(百度图库)

2、分子链部分水解

在熔融状态下，如果有水分的存在，会引起聚酰胺大分子链的水解，从而导致相对分子质量的降低。因为高分子化合物的机械性能和分子料子一定范围内是正比关系，所以分子链降解，制品的力学性能会出现下降。

此外，成型过程中，水分的存在还会导致制品表面出现气泡、银丝和斑纹等缺陷。因此，成型前必须充分干燥。

二、吸水率对尼龙力学性能的影响

表 尼龙干态力学性能测试

注:测定标准采用ASTM标准方法。

表 吸水性对尼龙力学性能影响