In dem Bemühen, die mechanischen Eigenschaften von Polymeren zu verbessern, wurden zahlreiche Strategien zur Erhöhung der Zähigkeit entwickelt. Eine dieser Techniken ist die Einfügung von Nylonelastomeren und gepfropften Polyolefinelastomeren (POE) in Nylon 6-Matrizen. Gepfropfte POE und Nylonelastomer-Zähigkeitstechniken haben sich beide als wirksam erwiesen, um die Zähigkeit von Nylon 6 durch effiziente Energiedissipation und Verhinderung der Bruchausbreitung zu erhöhen. Ziel dieses Artikels ist es, eine gründliche Untersuchung und Gegenüberstellung dieser beiden Zähigkeitsverfahren vorzunehmen und ihre Wirksamkeit, Vorteile, Nachteile und Anwendbarkeit für verschiedene Anwendungen zu bewerten.

Nylon 6, gehärtet durch aufgepfropftes POE

1.1 Überblick über die POE-Pfropfung

Polyolefin-Elastomere wie Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR) werden der Nylon 6-Matrix hinzugefügt, um gepfropftes POE-gehärtetes Nylon 6 herzustellen. Durch Pfropfreaktionen werden die POE-Ketten chemisch mit dem Nylon 6-Grundgerüst verbunden, was ihre Kompatibilität und Dispersion innerhalb der Matrix verbessert.

1.2 Gepfropfte POE-Härtung: Leistung und Vorteile

Die veredelte POE-Verstärkung verbessert die Haltbarkeit von Nylon 6 in mehrfacher Hinsicht, unter anderem:
a) Erhöhte Schlagzähigkeit: Durch Absorption und Streuung der Aufprallenergie verbessern gepfropfte POE-Elastomere die Schlagzähigkeit des Materials und verringern das Risiko eines spröden Versagens.
b) Verbesserte Dehnung und Flexibilität: Gepfropftes POE erhöht die Bruchdehnung und -flexibilität von Nylon 6, was eine stärkere Verformung vor dem Versagen ermöglicht und die Gesamtzähigkeit des Materials verbessert.
c) gute Verarbeitbarkeit: Gepfropftes POE hat starke Fließeigenschaften, die die Verarbeitung von Nylon 6 erleichtern und die Verwendung in einer Vielzahl von industriellen Verfahren wie Extrusion und Spritzguss ermöglichen.

1.3 Beschränkungen für die Pfropfung von POE

Die veredelte POE-Verstärkung hat trotz ihrer Vorteile einige Nachteile.
a) Geringere Zugfestigkeit: Die Verwendung von gepfropften POE-Elastomeren kann dazu führen, dass Nylon 6 eine geringere Zugfestigkeit aufweist. Es ist wichtig, den Kompromiss zwischen Festigkeit und Zähigkeit im Hinblick auf die Anforderungen der jeweiligen Anwendung sorgfältig abzuwägen.
b) Kompatibilitätsschwierigkeiten: Es kann schwierig sein, die gepfropften POE-Elastomere und die Nylon 6-Matrix gut miteinander zu kombinieren. Phasentrennung, die durch schlechte Kompatibilität hervorgerufen wird, kann die Wirksamkeit der Vorspannung mindern und die mechanischen Eigenschaften gefährden.

Ein Überblick über das Aufhärten von Nylon-Elastomeren für Nylon

Ein zweites Nylonelastomer, wie z. B. Nylon 12 oder Nylon 11, wird der Nylon 6-Matrix hinzugefügt, um ein zähes Nylon 6 zu erhalten. Die Schlagzähigkeit und Zähigkeit des Materials werden durch die in der Nylon 6-Matrix enthaltene Nylonelastomerphase verbessert.

2.1 Die Vorteile und die Leistung des Vorspannens mit Nylon-Elastomer

Um die Zähigkeit von Nylon 6 zu erhöhen, bietet das Vorspannen von Nylonelastomeren die folgenden Vorteile:
a) Ausgewogene mechanische Eigenschaften: Die herausragende Zähigkeit und Elastizität von Nylon-Elastomeren verbessert die Schlagfestigkeit, ohne die Steifigkeit oder Zugfestigkeit wesentlich zu beeinträchtigen.

b) Gute chemische Beständigkeit: Als Mitglieder der Nylon-Familie weisen Nylon-Elastomere häufig eine gute chemische Beständigkeit auf, was sie für Anwendungen qualifiziert, bei denen eine chemische Belastung ein Problem darstellt.
c) Erhöhte Ermüdungsbeständigkeit: Die Nylon-Elastomer-Phase kann die Ermüdungsfestigkeit von Nylon 6 erhöhen, so dass das Material mehrere Belastungszyklen aushalten kann, ohne zusammenzubrechen.

2.2 Grenzen der Härtung von Nylon-Elastomeren

Beim Vorspannen von Nylonelastomeren sind einige Einschränkungen zu beachten:
a) Niedrigere Glasübergangstemperatur: Die Glasübergangstemperatur (Tg) der Nylon 6-Matrix kann durch den Einbau von Nylon-Elastomeren herabgesetzt werden, was zu einer Erweichung bei höheren Temperaturen führen kann. Der Anwendungsbereich von vorgespanntem Nylon 6 mit Nylonelastomer kann durch diese thermische Einschränkung begrenzt sein.
b) Verarbeitungsschwierigkeiten: Phasentrennung und Viskositätsfehlanpassung zwischen dem Elastomer und der Nylon 6-Matrix können dazu führen, dass die Verarbeitung von mit Nylonelastomer gehärtetem Nylon 6 schwieriger ist als bei gepfropften POE-gehärteten Systemen.

Anwendbarkeit in verschiedenen Situationen

Je nach den besonderen Anforderungen der Anwendung kann man zwischen Nylon-Elastomer-verstärktem Nylon 6 und POE-gepfropftem, verstärktem Nylon 6 wählen.

a) Anwendungen, die eine hohe Schlagfestigkeit erfordern, wie z. B. Gehäuse von Unterhaltungselektronik, Sportgeräte und Automobilkomponenten, eignen sich gut für veredeltes POE-gehärtetes Nylon 6.
b) Anwendungen wie flexible Schläuche, Kabelisolierungen und Dichtungen erfordern einen Kompromiss zwischen Zähigkeit, Chemikalienbeständigkeit und Ermüdungsfestigkeit. Hier kommt Nylon-Elastomer, zähes Nylon 6, ins Spiel.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es zwei effiziente Ansätze gibt, um die Zähigkeit von Nylon 6 zu erhöhen: Gepfropftes POE und Vorspannen von Nylonelastomeren. Während das Vorspannen von Nylonelastomeren ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Zähigkeit, chemischer Beständigkeit und Ermüdungsfestigkeit bietet, sorgt das Vorspannen von gepfropftem POE für erhöhte Schlagfestigkeit, Flexibilität und gute Verarbeitbarkeit. Die genauen Anforderungen der Anwendung und die angestrebten mechanischen Eigenschaften bestimmen, welches dieser beiden Verfahren am besten geeignet ist. Bei der Wahl des besten Vorspannverfahrens für Nylon 6 sollten Hersteller und Ingenieure Variablen wie Schlagzähigkeit, Zugfestigkeit, Verarbeitbarkeit, chemische Beständigkeit und Temperaturbeschränkungen in Betracht ziehen. Um die Zähigkeit und die mechanischen Eigenschaften von Nylon 6 für eine Vielzahl von Anwendungen zu maximieren, kann eine fundierte Auswahl getroffen werden, indem die Leistung, die Vorteile, die Einschränkungen und die Angemessenheit von gepfropftem POE und Nylonelastomer-gehärtetem Nylon 6 verstanden werden.