文献综述
摘要 聚酰胺(PA)俗称尼龙,它是一种分子之间能够形成氢键、极性很强的结晶聚合物。与其他工程塑料相比,PA 的力学性能、自润滑性、耐磨性和加工成型性等性能更为优异,因此被广泛地应用在汽车、电子以及机械工业等领域中。目前,尼龙在汽车领域的应用主要在于发动机和车身等部位的零件上。但由于尼龙分子中存在酰胺键,导致其材料吸水性较大,且对材料其他性能有一定的影响。本文综述了近年来对于尼龙吸水性对性能的影响的研究进展。
关键词 尼龙 吸水性 汽车 复合材料
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- 前言
尼龙,聚酰胺(PA)的俗称,是分子主链上含有重复酰胺基团—NHCO—的热塑性树脂的总称。尼龙居五大通用工程塑料之首,尼龙及其复合材料是汽车工业最常用的塑料材料之一。尼龙材料的耐溶剂性和抗化学腐蚀性能好,又具有极好的耐磨性、自润滑性、冲击韧性和较好的耐热性,可用于汽车紧固件,安全气囊、发动机及周边部件等[1-4]。但尼龙制品最大的缺点在于吸水性大,尺寸稳定性难以保证。而尼龙的吸水性会导致其他性能也受到影响,从而使尼龙材料的使用受到限制。研究尼龙材料的吸水性对于材料其他性能的影响有利于更好的将尼龙应用于工业生产[5]。
1.2 尼龙吸水性对性能的影响
尼龙材料在汽车工业使用中的性能特点包括:(1)尼龙材料的耐高温性、耐油性、耐候性和力学性能都很好,可以满足汽车用材料如提高车辆舒适性和提高行驶速度等要求[6];(2)成本较低;(3)成型工艺简单,生产效率高。
尼龙分子中含有大量的酰胺基团(NHCO),由于酰胺基团具有亲水性,能够与水分子形成氢键,因此尼龙材料具有吸水性大的特点。且尼龙分子中酰胺基团密度越大,其吸水性越大。尼龙中的酰胺基团(NHCO)除了使尼龙有较大的吸水性外,还使得尼龙材料具有较高的强度和模量。其原因在于酰胺基团具有很强的极性,容易在相邻分子之间形成氢键,使得尼龙容易形成结晶,分子之间的化学作用力增强。
在20℃、65%湿度条件下,尼龙各个品种平衡吸水率分别如下:尼龙 6 为 3.5%,尼龙 66 为 2.5%,尼龙 610 为 1.5%,尼龙 12 为 0.75%。其中尼龙6和尼龙66的吸水率均大于其它尼龙,而这两个品种的尼龙是尼龙中最重要的品种,产量约占尼龙的 80%以上。由于它们的吸水性较大,会导致材料的刚度、强度和热变形温度下降,从而限制了尼龙材料的使用[7]。
酰胺基团的亲水性使得尼龙材料具有较强的吸水性,而水分子的进入会影响尼龙的许多性能,其影响主要体现在以下方面:
1.2.1 对结晶性能的影响
