尼龙66人工光老化性能研究.pdf

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1、李晖，等：尼龙66人工光老化性能研究65尼龙66人工光老化性能研究李晖张霞付建农李树虎刘亚平孙岩张录平(中国兵器工业集团第五三研究昕，济南250031)摘要运用热分析、tz~l"光谱、x射线光电子能谱以及扫描电子显微镜研究了尼龙(PA)66在光加速老化试验过程中的微观性能变化，并结合力学、物理性能的变化对PA66的光老化机理进行了初步研究，得到了光辐射导致PA66材料的分子链断裂、分子量降低、结晶区域遭到严重破坏的结论，并对因光加速老化所造成的PA66各项性能变化的原因进行了探讨：关键词尼龙66光老化力学性能机理尼龙(PA)66良好的性能使其在各个行业得到1．4性能测试了广泛的应用

2、，其主要用于制造各种机械、汽车、化弯曲强度按GB／T9341—2000测试，试样尺寸工、电子电气装置的零部件，特别适合用于高强度或80mm×10mill×4mm，弯曲跨距公称长度64IllIll，耐磨部件。但其在使用和贮存过程中存在的老试验速度2mm／min；化问题却成为影响其发展和应用的障碍。自然界中缺口冲击强度按GB／T1043—1993测试，1型影响高分子材料老化性能的因素包括光(太阳光辐试样，C型缺口，摆锤冲击速度2．9m／s；射)、水(雨、雪、潮气)和温度等，其中对高分子材料拉伸强度按GB／T1040—1992测试，I型试样，老化性能影响最大的因素应该是光。实验室光加速拉

3、伸速度20mm．／nlin；老化试验就是在试验箱中模拟和强化自然界中的太DSC测试：氮气流速为30mL／min，温度范围为阳光辐射来考察材料对光老化的适应性口。笔者40～300oC，升温速率10℃／rain；研究了PA66在光加速老化试验过程中的微观性能FTIR测试：采用KBr压片法制样，检测器为变化，并结合力学、物理性能的变化对PA66的光老DTGSKBr，分束器为KBr，扫描次数为8，分辨率为化机理进行了初步研究。4．00cnl～：1实验部分XPS测试：非单色化x射线源，MgKc~，1253．61．1原材料eV；半球型能量分析器x射线枪，250V，12．5kV；PA66：宜兴港

4、欣尼龙厂。真空室压力低于6．7×10I¨Pa，通能35．75eV，x射1．2仪器、设备线入射角为45。；电子拉力万能试验机：Sintech2／DL型，美国SEM测试：试样表面喷金后利用SEM观察并拍MTS公司；照；冲击试验机：XCJ一40型，承德材料试验机厂；光加速老化试验按GB／T16422．2—1999进行。差示扫描量热(DSC)仪：DSC一204型，德国光源：氙弧灯，波长340nm，辐照强度0．5W／m；黑Netzsch公司；板温度：(65±3)oC；相对湿度：(50-4-5)％；喷水周傅立叶变换红外光谱(FTIR)仪：Magna750F-F—期：每次喷水时间18min，两次

5、喷水之间的间隔时间IR型，美国Nicolet公司；为102rain。x射线光电子能谱分析(XPS)仪：PHI5300系2结果与讨论统，美国PerkinElmer公司；2．1PA66在光老化过程中力学性能的变化扫描电子显微镜(SEM)：QUANTA200型，荷兰PA66在光老化过程中的力学性能变化情况如FEI公司；图1所示。从图1可以看到，在光加速老化试验过氙灯／碳弧耐气候试验仪：Ci65／DMCA型，美国程中，PA66的力学性能变化规律性较强，弯曲强度ATLAS公司。在试验过程中始终保持在60％以上，而缺口冲击强1．3试样制备利用注塑机通过注射成型方法制备试样。收稿日期：2010—

6、09-2566工程塑料应用2010年，第38卷，第12期度和拉伸强度均明显下降。缺口冲击强度在老化时间为200～500h时，降幅比较明显，老化500h时，PA66缺口冲击强度的保留率仅为19％，500h后，性能趋于平稳，保持在19％左右。PA66的拉伸强度下降趋势较为稳定，几乎呈直线，老化2000h时其保留率在30％左右。作为结晶性的聚合物，PA66是一种韧性较高的材料，缺口冲击强度的降低说明PA66在光老化过程中韧性逐渐弱化而脆性增强，这图4PA66光加速老化试验中结晶熔融熔变化情况可能是由于PA66在光老化过程中分子量降低、链始温度、结晶熔融峰温和结晶熔融焓都在下降。这结构和物

7、理聚集态的改变而引起的。说明，经过光加速老化试验，PA66的晶格受到了严重的破坏，晶区的规整性下降。2．3PA66在光老化过程中化学键的变化＼祷图5是PA66光加速老化试验的FTIR谱图。sE由图5可以看出，未老化PA66的N—H伸缩振动吸兰收峰出现在3345．0cm处，而且随着光老化时间的增加，该吸收峰向低波数端偏移，经2000h光加老化时f目／h速老化后，PA66的N—H伸缩振动吸收峰偏移至-一弯曲强度；▲一拉伸强度；·一缺口冲击强度3312．5cm处，且吸收峰的