玻纖增強(qiáng)PA66對連接器的吸濕性能的影響

金曉明，張明祖

(蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部，江蘇 蘇州 215000)

前言

連接器前景最好的市場領(lǐng)域是汽車領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車已經(jīng)成為家家戶戶必不可少的代步工具之一，因此汽車未來的發(fā)展對于人們的生活尤重要的。廣闊的市場需求需要好的產(chǎn)品質(zhì)量來保證，這就意味著汽車領(lǐng)域所用的連接器要比其他領(lǐng)域的更為嚴(yán)格，要有優(yōu)秀的產(chǎn)品質(zhì)量還要有良好的產(chǎn)品性能，來適應(yīng)和挑戰(zhàn)嚴(yán)苛的使用環(huán)境。所以我們在設(shè)計(jì)連接器是要考慮到穩(wěn)定和尺寸和優(yōu)良的功能穩(wěn)定性。未改性PA66材料的性能無法滿足一些特定的要求，本文通過對比玻纖增強(qiáng)改性前后的性能變化，找到一定的規(guī)律來指導(dǎo)連接器產(chǎn)品的選材和設(shè)計(jì)。

1 玻纖增強(qiáng)PA66對連接器的吸濕性能的影響

1.1 玻纖增強(qiáng)PA66

凡是能通過機(jī)械、物理、化學(xué)等作用使尼龍66 原有的性能得到改善都可稱為尼龍66的改性。尼龍66改性的應(yīng)用范圍也很廣泛，幾乎所有的尼龍66 樹脂的性能都可以通過改性的方法得到改善，如外觀、耐老化性能、耐磨性、阻燃性及成本等方面[1]。

玻璃纖維增強(qiáng)改性是對塑膠材料進(jìn)行物理改性的常用方式，經(jīng)過玻纖增強(qiáng)的PA66材料，不僅提升了物理性能，而且也可以提高的制品的穩(wěn)定性。但是尼龍材料的吸濕性在生產(chǎn)中是不可回避的問題，吸濕不僅會影響尼龍制品的尺寸，還會影響力學(xué)性能，從而影響整個(gè)連接器產(chǎn)品的使用功能。對于制品的穩(wěn)定性，需要通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中還可以通過過程數(shù)據(jù)的的變化，尋找一些規(guī)律，來知道連接的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的包裝、儲存、運(yùn)輸?shù)确矫妫敬螌?shí)驗(yàn)主要對比15%、30%、50%三種不同玻纖的連接器產(chǎn)品，置于恒溫恒濕條件下，一組自然放置另一組樣品浸入水中，模擬極限條件，按時(shí)間變化監(jiān)測兩組樣品的尺寸變化和性能變化。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料采用巴斯夫(上海)貿(mào)易有限公司提供，所用到的牌號是A3WG3、A3WG6和A3WG10。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

本次實(shí)驗(yàn)采用注塑成型的方法，制造連接器市場的某一款標(biāo)準(zhǔn)件，來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所用到設(shè)備如表1。

表1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備清單

1.2.3 實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)制作15%、30%、50%三種不同玻纖增強(qiáng)的制品，每組樣品一分為二，一份放置于恒溫恒濕環(huán)境中自然放置，溫度22℃，濕度70%；另一份浸入純凈水中與未浸水的產(chǎn)品放置同一實(shí)驗(yàn)室中靜置。未浸水產(chǎn)品取一次樣品后，后續(xù)按天數(shù)7天、14天、30天、60天各取一次樣品，包括浸水和未浸水樣品，測量尺寸變化和端子拔出力的變化。

如圖1定義進(jìn)膠方向?yàn)閄方向，垂直于進(jìn)膠方向?yàn)閅方向。對每次取樣的各組產(chǎn)品進(jìn)行X、Y方向尺寸使用數(shù)顯顯微測量儀進(jìn)行測量，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并做對比分析。

圖1 尺寸位置示意圖

端子拔出力是連接器性能的重要體現(xiàn)，直接體現(xiàn)連接器功能的實(shí)現(xiàn)和耐久性能。本實(shí)驗(yàn)通過使用泰科電子(蘇州)公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)端子，由于端子行業(yè)產(chǎn)品公差僅0.005mm，本實(shí)驗(yàn)可以默認(rèn)同批端子尺寸和性能無差異，所以這里不討論端子差異對本實(shí)驗(yàn)影響。端子拔出力如圖2所示。

圖2 端子拔出力示意圖

1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過對比尺寸結(jié)果發(fā)現(xiàn)，X方向尺寸較Y方向尺寸來的相對穩(wěn)定。這個(gè)浸水影響的數(shù)值是通過同組產(chǎn)品，同樣時(shí)間下，浸水和未浸水的尺寸變化率之間的比值，通過這個(gè)比值來對比X、Y方向整體的變化水平，具體如表。

表2 PA66樣品浸水前后尺寸變化率

Y方向是與進(jìn)膠方向垂直，即垂直于注塑壓力方向，相對X方向在熔體流動時(shí)收到的壓力相對較小，PA66熔體與玻纖之間的間隙也相對較大。觀察尺寸趨勢發(fā)現(xiàn)制品尺寸在自然放置條件下呈緩慢變大；浸水條件下，7天內(nèi)尺寸急速上升，之后緩慢變大的趨勢，如圖3。

圖3 尺寸變化趨勢圖

由圖4可以看出自然放置條件下不同玻纖含量的樣品的端子拔出力呈緩慢下降的趨勢，這個(gè)趨勢在第7天是下降后，第14天出現(xiàn)反彈以后，在此開始下降。樣品浸水以后，在第7天出現(xiàn)明顯下降，在第14天時(shí)浸水樣品的端子拔出力也開始出現(xiàn)反彈，但是反彈幅度均不大。第14天浸水后，端子拔出力開始穩(wěn)定，有輕微下降，但不明顯，60天以后兩種條件的樣品端子拔出力已接近且呈穩(wěn)定趨勢。

圖4 端子保持力的變化

2 全文總結(jié)

(1)PA66材料尺寸穩(wěn)定性較差，無論是自然放置還是浸水條件下，其尺寸都有較大變化，只是浸水以后更為明顯，浸水加速了它自身吸水的過程。進(jìn)膠方向的尺寸變化幅度要小于其他方向，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)可以參考這一特點(diǎn)，將關(guān)鍵尺寸設(shè)計(jì)在進(jìn)膠方向。

(2)PA66材料樣品的端子保持力無論是自然放置還是浸水，在第7天都會下降，只是浸水條件下，較為明顯。第14天時(shí)都會出現(xiàn)反彈，后續(xù)都呈緩慢下降的趨勢。

(3)本實(shí)驗(yàn)看出，無論是否浸水，PA66材料連接器的端子保持力會吸濕下降，只是時(shí)間不一樣，濕度越大，下降越快。要改變這一狀況，就需要改變連接器的所處環(huán)境，比如密封包裝、增加干燥劑等等，這些措施的加入，可以延長PA66材料連接器的使用壽命。