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改性尼龍66隔熱條的穩(wěn)定化問(wèn)題
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發(fā)表時(shí)間：2022-12-30 14:40:52
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(wèn)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(duì)尼龍66隔熱條加工過(guò)程中品質(zhì)的保證具有決定性的作用，而光穩(wěn)定化對(duì)保證尼龍66隔熱條的長(zhǎng)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(mén)窗的大量使用，業(yè)主和施工方對(duì)尼龍隔熱條材料的質(zhì)量關(guān)注已越來(lái)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(duì)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(duì)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(wèn)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(mén)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(shuō)的-CH2-中的氫原子形成過(guò)氧化物,過(guò)氧化物在高溫下很易裂解形成自由基,自由基回過(guò)頭來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)自上述所說(shuō)的熱氧降解和水解外，還有可能來(lái)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(xiàn)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(kāi)，尼龍分子量下降。
無(wú)論是熱氧降解，水解抑或光降解，帶來(lái)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(guò)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(duì)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(wú)機(jī)鹽類(lèi)、有機(jī)胺類(lèi)和有機(jī)酚類(lèi)。無(wú)機(jī)鹽類(lèi)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(lái)。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(lái)，缺點(diǎn)是價(jià)格較高。我們經(jīng)過(guò)多年研究，成功研制出復(fù)合熱穩(wěn)定劑專(zhuān)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(guò)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(duì)尼龍66的光穩(wěn)定性有很好的協(xié)同作用，它們?cè)诎l(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(xiàn)作用而發(fā)生斷裂。我們?cè)诮?jīng)過(guò)多年研究后篩選出了這一類(lèi)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(zhǎng)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(guò)程中的品質(zhì)保證，隔熱條在實(shí)際使用過(guò)程中周邊環(huán)境溫度一般不會(huì)超過(guò)50℃，這樣的溫度對(duì)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(hù)外太陽(yáng)光紫外線(xiàn)照射，因此尼龍66的光穩(wěn)定性就與隔熱條能否長(zhǎng)期使用緊密聯(lián)系起來(lái)。市面上用于尼龍的光穩(wěn)定劑種類(lèi)繁多，按它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)分大致有二苯甲酮類(lèi)，苯并三唑類(lèi)及羥基苯三嗪類(lèi)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(xiàn)光波長(zhǎng)范圍。我們經(jīng)過(guò)多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于確定對(duì)尼龍66十分有效的光穩(wěn)定劑結(jié)構(gòu)類(lèi)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(duì)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?xún)r(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(xiàn)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(huà)說(shuō)，如果按紫外線(xiàn)老化前強(qiáng)度120N/mm計(jì)算，那么隔熱條紫外線(xiàn)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(xiàn)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(zhǎng)期使用的安全性問(wèn)題，應(yīng)該引起使用者的高度注意。建議用戶(hù)在使用和甄別隔熱條時(shí)不忘向提供者索要相關(guān)檢測(cè)報(bào)告和長(zhǎng)期質(zhì)量保證承諾，同時(shí)做好使用過(guò)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(zhǎng)期使用問(wèn)題，目前隔熱條及隔熱鋁合金型材在我國(guó)的實(shí)際使用時(shí)間還沒(méi)有超過(guò)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(duì)整個(gè)行業(yè)發(fā)展無(wú)疑具有很好的指導(dǎo)意義。
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尼龍66隔熱條的穩(wěn)定化涉及兩方面的問(wèn)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(duì)尼龍66隔熱條加工過(guò)程中品質(zhì)的保證具有決定性的作用，而光穩(wěn)定化對(duì)保證尼龍66隔熱條的長(zhǎng)期安全使用有不可估量的影響。
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(shuō)的-CH2-中的氫原子形成過(guò)氧化物,過(guò)氧化物在高溫下很易裂解形成自由基,自由基回過(guò)頭來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)自上述所說(shuō)的熱氧降解和水解外，還有可能來(lái)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(xiàn)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(kāi)，尼龍分子量下降。
無(wú)論是熱氧降解，水解抑或光降解，帶來(lái)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(guò)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(duì)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(wú)機(jī)鹽類(lèi)、有機(jī)胺類(lèi)和有機(jī)酚類(lèi)。無(wú)機(jī)鹽類(lèi)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(lái)。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(lái)，缺點(diǎn)是價(jià)格較高。我們經(jīng)過(guò)多年研究，成功研制出復(fù)合熱穩(wěn)定劑專(zhuān)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(guò)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(duì)尼龍66的光穩(wěn)定性有很好的協(xié)同作用，它們?cè)诎l(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(xiàn)作用而發(fā)生斷裂。我們?cè)诮?jīng)過(guò)多年研究后篩選出了這一類(lèi)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(zhǎng)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(guò)程中的品質(zhì)保證，隔熱條在實(shí)際使用過(guò)程中周邊環(huán)境溫度一般不會(huì)超過(guò)50℃，這樣的溫度對(duì)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(hù)外太陽(yáng)光紫外線(xiàn)照射，因此尼龍66的光穩(wěn)定性就與隔熱條能否長(zhǎng)期使用緊密聯(lián)系起來(lái)。市面上用于尼龍的光穩(wěn)定劑種類(lèi)繁多，按它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)分大致有二苯甲酮類(lèi)，苯并三唑類(lèi)及羥基苯三嗪類(lèi)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(xiàn)光波長(zhǎng)范圍。我們經(jīng)過(guò)多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于確定對(duì)尼龍66十分有效的光穩(wěn)定劑結(jié)構(gòu)類(lèi)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(duì)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?xún)r(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(xiàn)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(huà)說(shuō)，如果按紫外線(xiàn)老化前強(qiáng)度120N/mm計(jì)算，那么隔熱條紫外線(xiàn)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(xiàn)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(zhǎng)期使用的安全性問(wèn)題，應(yīng)該引起使用者的高度注意。建議用戶(hù)在使用和甄別隔熱條時(shí)不忘向提供者索要相關(guān)檢測(cè)報(bào)告和長(zhǎng)期質(zhì)量保證承諾，同時(shí)做好使用過(guò)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(zhǎng)期使用問(wèn)題，目前隔熱條及隔熱鋁合金型材在我國(guó)的實(shí)際使用時(shí)間還沒(méi)有超過(guò)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(duì)整個(gè)行業(yè)發(fā)展無(wú)疑具有很好的指導(dǎo)意義。
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