尼龍6/66吸水的機(jī)理

總結(jié)以往研究，目前基本認(rèn)為水分子只進(jìn)入尼龍6/66的非晶區(qū)域，吸水后分子鏈活動(dòng)性增加，起塑化的作用。這是導(dǎo)致上節(jié)提到的晶型轉(zhuǎn)變、Tg下降、出現(xiàn)新松弛等現(xiàn)象的原因。

針對(duì)Tg及其他性質(zhì)隨吸水量增加而變化的過(guò)程呈現(xiàn)分段性的現(xiàn)象，Puffr和?ebenda提出了尼龍6/66分步吸水的機(jī)理，并被大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持。

該機(jī)理認(rèn)為，水分子進(jìn)入尼龍6/66無(wú)定形區(qū)，優(yōu)先以圖中1的形式結(jié)合（緊密結(jié)合，tightly bound），當(dāng)水分子繼續(xù)增多時(shí)，出現(xiàn)如圖中2所示的結(jié)合形式（松散結(jié)合，loosely bound），更多的水分子將在分子間隙中通過(guò)水分子之間的氫鍵進(jìn)一步堆積（clustering，如圖中3所示）。

上節(jié)提到的尼龍6/66在動(dòng)態(tài)力學(xué)松弛、介電松弛以及應(yīng)力老化等性質(zhì)隨吸水量變化的分段效應(yīng)，正是P-?分步吸水機(jī)理的體現(xiàn)。在疲勞裂紋生長(zhǎng)和斷裂能等性質(zhì)上也發(fā)現(xiàn)了隨吸水量變化的分段效應(yīng)，可以用P-?機(jī)理來(lái)解釋。同時(shí)，寬線NMR吸收譜和弛豫時(shí)間也發(fā)現(xiàn)尼龍6/66吸收的水分子中只有部分具有可活動(dòng)性，說(shuō)明其中含有結(jié)合程度不同的兩類水分子。正電子湮滅壽命譜研究表明尼龍自由體積隨吸水量的增加先下降后上升，也正好與P-?機(jī)理相吻合。

對(duì)尼龍吸水的理論描述可用Flory-Huggins方程或Zimm方程來(lái)描述（Zimm方程是Flory-Huggins方程的發(fā)展）。將這些理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較的結(jié)果均支持了P-?兩步吸水的機(jī)理。另外，通過(guò)分子模擬的方法也支持了這一機(jī)理。