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耐水解尼龍材料玩出新花樣

尼龍由于含有胺基和羰基，易與水分子形成氫鍵，因此所得到的各種材料在使用時容易吸水，最常用的PA6、PA66最高能從潮濕空氣中吸收質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的水分，在一般濕度環(huán)境下也能吸收質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%到4%的水分，而在熱的作用下，羥基攻擊酰胺鍵羰基，使其酰胺鍵斷裂形成羧酸而“水解”，導(dǎo)致多種力學(xué)性能的變化。

聚酰胺水解和醇解

如何實現(xiàn)尼龍的“耐水解”呢，研發(fā)工作者們由“表”及“里”提出自己的三步走的解決方案。

耐水解方案“三步走”：

Step 1“Defense”耐熱表層保護(hù)技術(shù)

在一定溫度下，水中游離出一定數(shù)量能夠引發(fā)水解反應(yīng)的-OH基團(tuán)以及小分子基團(tuán)，與材料表層的聚酰胺基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)。隨著反應(yīng)的深入，分子鏈內(nèi)部鍵斷裂，發(fā)生了水解，最終使得材料的性能遭到極大的破壞.

“Defense”技術(shù)是利用助劑和合金化技術(shù)，使得在注塑加工時在制件表面形成一層疏水的“隔層”，在熱的作用下生成一層致密的惰性碳層，通過這個“屏蔽層”作用，可以隔絕絕大多數(shù)氧和水解分子，阻止其對分子內(nèi)部的進(jìn)一步侵蝕，有效的保護(hù)了內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)

Step 2分子鏈內(nèi)部控制技術(shù)

在尼龍分子內(nèi)部，分子鏈末端及游離的小分子是最容易被反應(yīng)的部分，如何團(tuán)結(jié)這些最薄弱的“小伙伴”，對材料最終的耐水解效果也至關(guān)重要。通過分子交聯(lián)化技術(shù)，在分子表面形成更嚴(yán)密的分子鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步增加了水解基團(tuán)與羰基結(jié)合的難度，阻止分子鏈斷裂而抑制聚酰胺水解。

Step 3玻纖相容化技術(shù)

玻纖可以顯著提高尼龍材料的機(jī)械強(qiáng)度，而他們之間的結(jié)合效果將直接影響最終材料的機(jī)械強(qiáng)度和耐水解性能。在熱的水解作用下，由于玻纖與樹脂界面間結(jié)合力是最薄弱的地方，也是最容易被“攻擊”。“相容化技術(shù)”，即通過一個與聚酰胺和玻纖都有良好結(jié)合力的“G”,將“尼龍/玻纖”變成“尼龍-G-玻纖”，通過“G”的橋梁作用，玻纖與尼龍樹脂之間的結(jié)合力更強(qiáng)，羥基集團(tuán)要水解則需要更大的鍵能，從而提升材料的抗水解效果

耐水解尼龍應(yīng)用案例

汽車散熱器

原始的汽車散熱器都是用金屬做的。隨著技術(shù)的發(fā)展，擁有良好性能的耐水解材料逐漸能夠替代金屬。在行業(yè)內(nèi)對汽車散熱器用尼龍材料有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其中大眾節(jié)溫器零部件標(biāo)準(zhǔn)TL52682是最嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)之一，耐水解材料A6G7406成功應(yīng)用于汽車散熱水室節(jié)溫器部件，并通過了大眾節(jié)溫器零部件標(biāo)準(zhǔn)。

A6G7406通過TL52682標(biāo)準(zhǔn)試驗清單

A6G7406用于VW節(jié)溫器

清洗領(lǐng)域

除在汽車水室的成功應(yīng)用外，耐水解尼龍材料在清洗設(shè)備上同樣表現(xiàn)不俗。清洗機(jī)工作時為保證良好的清洗效果需要極高的靜壓壓力，部分高端機(jī)型甚至要求超過25MPa，這就更要求材料需要較高的水解強(qiáng)度和質(zhì)量穩(wěn)定性能。使用日之升高爆破壓耐水解尼龍A9G74產(chǎn)品生產(chǎn)的清洗設(shè)備已成功出口歐美等國際市場。

生活衛(wèi)浴

廚房衛(wèi)浴設(shè)備是水接觸領(lǐng)域又一個最常見應(yīng)用領(lǐng)域，黃銅性能優(yōu)異但價格昂貴。耐水解尼龍“ATXG74”系列，在耐水解的基礎(chǔ)上，具有更好的尺寸穩(wěn)定性和良好的耐長期環(huán)境老化體系。耐水解尼龍有能力成為未來助力衛(wèi)浴設(shè)備換代升級的最佳替換材料之一。