玻纖增強PA66對連接器的吸濕性能的影響

金曉明，張明祖

(蘇州大學材料與化學化工學部，江蘇 蘇州 215000)

前言

連接器前景最好的市場領域是汽車領域。隨著經濟的快速發展，汽車已經成為家家戶戶必不可少的代步工具之一，因此汽車未來的發展對于人們的生活尤重要的。廣闊的市場需求需要好的產品質量來保證，這就意味著汽車領域所用的連接器要比其他領域的更為嚴格，要有優秀的產品質量還要有良好的產品性能，來適應和挑戰嚴苛的使用環境。所以我們在設計連接器是要考慮到穩定和尺寸和優良的功能穩定性。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改性前后的性能變化，找到一定的規律來指導連接器產品的選材和設計。

1 玻纖增強PA66對連接器的吸濕性能的影響

1.1 玻纖增強PA66

凡是能通過機械、物理、化學等作用使尼龍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]。

玻璃纖維增強改性是對塑膠材料進行物理改性的常用方式，經過玻纖增強的PA66材料，不僅提升了物理性能，而且也可以提高的制品的穩定性。但是尼龍材料的吸濕性在生產中是不可回避的問題，吸濕不僅會影響尼龍制品的尺寸，還會影響力學性能，從而影響整個連接器產品的使用功能。對于制品的穩定性，需要通過實驗來驗證，同時在實驗過程中還可以通過過程數據的的變化，尋找一些規律，來知道連接的設計和產品的包裝、儲存、運輸等方面，本次實驗主要對比15%、30%、50%三種不同玻纖的連接器產品，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，按時間變化監測兩組樣品的尺寸變化和性能變化。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗材料

實驗材料采用巴斯夫(上海)貿易有限公司提供，所用到的牌號是A3WG3、A3WG6和A3WG10。

1.2.2 實驗設備

本次實驗采用注塑成型的方法，制造連接器市場的某一款標準件，來進行實驗，實驗所用到設備如表1。

表1 實驗設備清單

1.2.3 實驗操作

實驗制作15%、30%、50%三種不同玻纖增強的制品，每組樣品一分為二，一份放置于恒溫恒濕環境中自然放置，溫度22℃，濕度70%；另一份浸入純凈水中與未浸水的產品放置同一實驗室中靜置。未浸水產品取一次樣品后，后續按天數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定義進膠方向為X方向，垂直于進膠方向為Y方向。對每次取樣的各組產品進行X、Y方向尺寸使用數顯顯微測量儀進行測量，統計數據并做對比分析。

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，直接體現連接器功能的實現和耐久性能。本實驗通過使用泰科電子(蘇州)公司生產的標準端子，由于端子行業產品公差僅0.005mm，本實驗可以默認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驗影響。端子拔出力如圖2所示。

圖2 端子拔出力示意圖

1.3 實驗結果

通過對比尺寸結果發現，X方向尺寸較Y方向尺寸來的相對穩定。這個浸水影響的數值是通過同組產品，同樣時間下，浸水和未浸水的尺寸變化率之間的比值，通過這個比值來對比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。觀察尺寸趨勢發現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，這個趨勢在第7天是下降后，第14天出現反彈以后，在此開始下降。樣品浸水以后，在第7天出現明顯下降，在第14天時浸水樣品的端子拔出力也開始出現反彈，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定趨勢。

圖4 端子保持力的變化

2 全文總結

(1)PA66材料尺寸穩定性較差，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。進膠方向的尺寸變化幅度要小于其他方向，在產品設計時可以參考這一特點，將關鍵尺寸設計在進膠方向。

(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天時都會出現反彈，后續都呈緩慢下降的趨勢。

(3)本實驗看出，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。