關(guān)于尼龍PA66脆的問題如何解決？

PA66本身具有優(yōu)異的機械強度、耐磨性和耐熱性，但其脆性，尤其是在低溫或干燥狀態(tài)下，確實影響了其應(yīng)用。

解決PA66脆性問題需要從材料本身、加工工藝、產(chǎn)品設(shè)計和使用環(huán)境等多個方面進行系統(tǒng)性的分析和改進。

以下是詳細的解決方案，您可以根據(jù)實際情況進行排查和嘗試：

一、 材料本身的改性（最常用且有效的方法）

這是從根本上改變PA66韌性的方法。

1. 增韌改性：

   • 添加增韌劑：這是最主流的方法。通過加入馬來酸酐接枝的POE（聚烯烴彈性體）、EPDM（三元乙丙橡膠）等彈性體，可以大幅提高PA66的沖擊韌性和抗開裂性。市面上有很多商業(yè)化的增韌PA66牌號。

   • 與其它塑料共混：例如與PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）等韌性更好的塑料共混，但需要注意相容性問題，通常需要添加相容劑。

2. 增塑改性：

   • 添加增塑劑：如磺酰胺類增塑劑，可以降低PA66分子鏈間的相互作用力，提高鏈段的活動性，從而增加柔軟性和韌性，但可能會犧牲部分強度和耐熱性。

3. 增強改性體系的調(diào)整：

   • PA66經(jīng)常用玻璃纖維（GF）增強以提高強度和耐熱性，但過高的玻纖含量（通常超過35%） 會導(dǎo)致材料脆性顯著增加。

   • 解決方案：

     • 在滿足強度和剛度的前提下，適當(dāng)降低玻纖含量。

     • 選擇長玻纖 代替短玻纖。長玻纖增強的尼龍具有更好的抗沖擊性能和抗翹曲性。

     • 確保玻纖與PA66基體的良好結(jié)合，選擇合適的偶聯(lián)劑。

二、 加工工藝的優(yōu)化

不正確的加工工藝是導(dǎo)致制品發(fā)脆的常見原因。

1. 充分干燥！充分干燥！充分干燥！

   • 原因：PA66是強極性材料，極易吸濕。含有水分的PA66在熔融加工時會發(fā)生水解降解，導(dǎo)致分子量下降，從而使制品強度、韌性急劇劣化，變得非常脆。這是最常見的原因之一。

   • 工藝：建議使用除濕干燥機，在80-90℃下干燥4-8小時，使含水量降至0.2%以下（最好低于0.1%）。干燥后的物料應(yīng)避免再次吸濕。

2. 注塑工藝參數(shù)優(yōu)化：

   • 熔體溫度：溫度過低，塑化不良，熔體流動性差，容易導(dǎo)致脆性；溫度過高，則會引起熱降解。應(yīng)在材料推薦的溫度范圍內(nèi)，適當(dāng)提高熔體溫度，確保充分塑化。

   • 模具溫度：模溫過低，熔體在模腔內(nèi)冷卻過快，分子鏈來不及松弛，內(nèi)應(yīng)力大，導(dǎo)致脆性。適當(dāng)提高模溫（如80-120℃），有利于降低內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。

   • 注射速度和壓力：

     • 速度過快：容易形成高度取向的分子結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生大量內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致脆性。

     • 壓力過高或過低：保壓壓力不足可能導(dǎo)致制品不密實；壓力過高則會使內(nèi)應(yīng)力增大。

     • 建議：采用中低速注射和多級注射，在充填末端降低速度。保壓壓力和時間要設(shè)置得當(dāng)，保證補縮充分的同時避免過保壓。

   • 背壓：適當(dāng)提高背壓（如0.3-0.6 MPa），有助于壓實物料，排出熔體中的氣體，使塑化更均勻。

3. 減少降解：

   • 避免熔體在料筒中停留時間過長。

   • 定期清理料筒和螺桿，防止殘留物降解。

三、 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計

不合理的產(chǎn)品設(shè)計會導(dǎo)致應(yīng)力集中，從而表現(xiàn)為脆性斷裂。

1. 避免銳角和尖角：所有拐角處盡量使用圓弧過渡（R角），半徑盡可能大，以分散應(yīng)力。

2. 壁厚均勻：避免壁厚急劇變化，防止因冷卻不均產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。

3. 合理設(shè)計加強筋和孔洞：加強筋的厚度建議為主壁厚的50%-60%，其根部必須有足夠的圓角。

四、 使用環(huán)境的控制

1. 吸水調(diào)濕：

   • 原因：PA66制品在使用前如果過于干燥，其韌性會較差。吸收一定量的水分后，水分子起到了類似增塑劑的作用，能提高其韌性和抗沖擊性能。這就是所謂的“水增塑”效應(yīng)。

   • 解決方案：對于剛出廠的或干燥狀態(tài)的PA66制品，可以進行調(diào)濕處理。方法包括：

     • 在熱水（80-100℃）中浸泡2-4小時。

     • 在沸水中煮0.5-1小時。

     • 在常溫水或潮濕環(huán)境中放置一段時間。

   • 注意：要根據(jù)最終應(yīng)用的尺寸穩(wěn)定性要求來控制吸濕量，因為吸水會導(dǎo)致尺寸膨脹。

總結(jié)與排查步驟

當(dāng)遇到PA66脆性問題時，建議按以下步驟排查：

1. 首先，檢查干燥 history：這是首要懷疑對象。確認物料是否經(jīng)過充分、正確的干燥？干燥后是否暴露在空氣中過久？

2. 其次，分析加工工藝：回顧注塑參數(shù)，特別是溫度、壓力和速度設(shè)置是否合理？是否有降解的跡象（如料花、氣泡、黑點）？

3. 然后，審視產(chǎn)品設(shè)計：檢查3D模型或?qū)嵨铮欠翊嬖诿黠@的應(yīng)力集中點（銳角、薄厚不均等）？

4. 最后，考慮材料和應(yīng)用環(huán)境：

   • 當(dāng)前使用的材料牌號（是否已增韌？玻纖含量是否過高？）是否適合該應(yīng)用？

   • 制品在使用前是否處于“干態(tài)”？是否需要對其進行調(diào)濕處理？

通過這樣系統(tǒng)性的分析和改進，絕大多數(shù)PA66發(fā)脆的問題都可以得到有效解決。如果條件允許，進行必要的材料性能測試（如沖擊強度、拉伸強度測試）可以幫助量化改進效果。