改性尼龍66隔熱條的穩(wěn)定化問題
一.穩(wěn)定化的含義
尼龍66隔熱條的穩(wěn)定化涉及兩方面的問題:1是尼龍66隔熱條的熱穩(wěn)定化;2是尼龍66隔熱條的光穩(wěn)定化。熱穩(wěn)定化對尼龍66隔熱條加工過程中品質(zhì)的保證具有決定性的作用，而光穩(wěn)定化對保證尼龍66隔熱條的長期安全使用有不可估量的影響。
隨著尼龍66隔熱條在建筑節(jié)能門窗的大量使用，業(yè)主和施工方對尼龍隔熱條材料的質(zhì)量關(guān)注已越來越普遍。建設(shè)部發(fā)文規(guī)定從2005年11月1日起執(zhí)行隔熱條行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（即JG/T 174-2005），該標(biāo)準(zhǔn)對隔熱條的質(zhì)量做了嚴(yán)格規(guī)定。尼龍66隔熱條的穩(wěn)定化對隔熱條產(chǎn)品能否符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求至關(guān)重要，故我們希望尼龍66隔熱條的穩(wěn)定化問題能引起業(yè)界的關(guān)注，使相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)深入人心，維護(hù)節(jié)能門窗行業(yè)健康發(fā)展。
二．尼龍66分子結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定化
尼龍66是由己二胺和己二酸縮聚合成的高分子材料，其分子結(jié)構(gòu)式如下：
(CH2)5-CO-NH-CH2-(CH2)5-。在尼龍66分子結(jié)構(gòu)中位于NH基團(tuán)旁的亞甲基-CH2-是最薄弱環(huán)節(jié),在高溫(大于120℃)有氧氣存在情況下,氧首先攻擊上述所說的-CH2-中的氫原子形成過氧化物,過氧化物在高溫下很易裂解形成自由基,自由基回過頭來再攻擊NH基團(tuán)旁的-CH2-,于是發(fā)生尼龍分子鏈斷裂,這就是尼龍66熱氧降解過程。
尼龍66在高溫下除了遭遇熱氧降解外，還會(huì)遭受水解。這是因?yàn)槟猃?6的合成反應(yīng)是一個(gè)化學(xué)平衡過程，它是可逆的，如下表示：
n(CH2)5CH2NH2 + nHOOC-(CH2)5 →－[(CH2)5-CO-NH-CH2-(CH2)5-]n +nH2O
當(dāng)高溫有水時(shí)上述反應(yīng)會(huì)向左邊進(jìn)行，即水解，水解的結(jié)果也導(dǎo)致尼龍分子鏈發(fā)生斷裂。
尼龍66隔熱條在熔融狀態(tài)下進(jìn)行加工時(shí)，尼龍66本身的降解過程是復(fù)雜的，其中既包含了熱氧降解又同時(shí)有水解。
尼龍66發(fā)生斷鏈的危險(xiǎn)除了來自上述所說的熱氧降解和水解外，還有可能來自紫外光引發(fā)的光降解。當(dāng)尼龍66暴露在300nm-400nm范圍的紫外線下時(shí)，尼龍分子鏈中的碳氮鍵會(huì)發(fā)生斷裂，另外NH基團(tuán)旁的亞甲基-CH2-亦會(huì)發(fā)生歧化產(chǎn)生自由基，二者共同作用的結(jié)果是使尼龍分子鏈斷開，尼龍分子量下降。
無論是熱氧降解，水解抑或光降解，帶來的都是尼龍分子量的減少，這在隔熱條性能上的表現(xiàn)就是隔熱條強(qiáng)度急劇下降，同時(shí)韌性損失，隔熱條脆性大增。
三．尼龍66熱穩(wěn)定性與品質(zhì)保證
尼龍66在加工成型過程中基本上處于高溫熔體狀態(tài)，極易遭受熱氧降解和水解，這對于保持隔熱條本身所具有的高強(qiáng)度、高韌性性能是十分不利的。為了最大限度抑制尼龍66這種熱敏感性，必須加入熱穩(wěn)定劑和抗水解劑。
尼龍66熱穩(wěn)定劑主要分無機(jī)鹽類、有機(jī)胺類和有機(jī)酚類。無機(jī)鹽類包括銅鹽、碘鹽及磷酸鹽等，其特點(diǎn)是高效、價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是與尼龍相容性差，易被水抽提出來。有機(jī)胺和有機(jī)酚的特點(diǎn)是與尼龍相容性極好，不易被水抽提出來，缺點(diǎn)是價(jià)格較高。我們經(jīng)過多年研究，成功研制出復(fù)合熱穩(wěn)定劑專用于尼龍66隔熱條的擠出加工，事實(shí)證明，這種復(fù)合熱穩(wěn)定劑的效果是很顯著的，它能保證尼龍66隔熱條在成型過程不發(fā)生明顯降解，保持了材料原有的高性能。
有意思的是，某些尼龍66的熱穩(wěn)定劑對尼龍66的光穩(wěn)定性有很好的協(xié)同作用，它們在發(fā)揮熱穩(wěn)定劑主功能的同時(shí)還能協(xié)助尼龍66的主要光穩(wěn)定劑保護(hù)尼龍分子鏈不受紫外線作用而發(fā)生斷裂。我們在經(jīng)過多年研究后篩選出了這一類具有雙功能的熱穩(wěn)定劑，實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)效果很好。
四．尼龍66的光穩(wěn)定與隔熱條的長期使用
尼龍66的熱穩(wěn)定主要涉及的是隔熱條加工成型過程中的品質(zhì)保證，隔熱條在實(shí)際使用過程中周邊環(huán)境溫度一般不會(huì)超過50℃，這樣的溫度對尼龍66隔熱條不會(huì)造成任何明顯損害。但由于隔熱條作為整體窗框的一部分不可避免地要受到戶外太陽光紫外線照射，因此尼龍66的光穩(wěn)定性就與隔熱條能否長期使用緊密聯(lián)系起來。市面上用于尼龍的光穩(wěn)定劑種類繁多，按它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)分大致有二苯甲酮類，苯并三唑類及羥基苯三嗪類等。需要注意的是，每一種光穩(wěn)定劑都有其適應(yīng)的主體聚合物及紫外線光波長范圍。我們經(jīng)過多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于確定對尼龍66十分有效的光穩(wěn)定劑結(jié)構(gòu)類型，將這種光穩(wěn)定劑與上面所談的某些熱穩(wěn)定劑聯(lián)合使用，其好處在于：(1)某些尼龍66的熱穩(wěn)定劑具有雙功能作用,它們對尼龍66的光穩(wěn)定有很好的協(xié)同效果； （2）使用復(fù)配的光穩(wěn)定劑組合，可以減少昂貴的主體光穩(wěn)定劑用量，從而達(dá)到良好的性價(jià)比。
根據(jù)建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T 174-2005《建筑用硬質(zhì)塑料隔熱條》的規(guī)定，隔熱條經(jīng)紫外線老化200小時(shí)后其最重要的強(qiáng)度指標(biāo)--橫向抗拉強(qiáng)度應(yīng)保持在60N/mm以上，換句話說，如果按紫外線老化前強(qiáng)度120N/mm計(jì)算，那么隔熱條紫外線老化后剩余強(qiáng)度應(yīng)在初始值的50%以上。我們實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，若不加光穩(wěn)定劑，隔熱條紫外線老化后的橫向抗拉強(qiáng)度會(huì)大幅下降至50N/mm以下；采用單一的光穩(wěn)定劑體系，紫外老化后的橫向抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到70N/mm，而采用復(fù)配的光穩(wěn)定體系可再次提高隔熱條紫外老化后的強(qiáng)度，至少可以保持在80N/mm以上，效果十分明顯。
五．建議
尼龍66隔熱條的穩(wěn)定化涉及產(chǎn)品最終質(zhì)量和長期使用的安全性問題，應(yīng)該引起使用者的高度注意。建議用戶在使用和甄別隔熱條時(shí)不忘向提供者索要相關(guān)檢測報(bào)告和長期質(zhì)量保證承諾，同時(shí)做好使用過程中的質(zhì)量跟蹤。特別是隔熱條的光穩(wěn)定性好壞直接關(guān)系到隔熱條能否長期使用問題，目前隔熱條及隔熱鋁合金型材在我國的實(shí)際使用時(shí)間還沒有超過十年，因此做好隔熱條使用質(zhì)量跟蹤工作，積累相關(guān)數(shù)據(jù)對整個(gè)行業(yè)發(fā)展無疑具有很好的指導(dǎo)意義。
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