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          應用故事 | DSC方法分析尼龍扎帶斷裂失效原因

          更新時間:2024-01-12      點擊次數:685

          尼龍扎帶是尼龍材質的一種扎帶,采用UL認可PA66(Nylon 66)材料注塑而成,防火等級94V-2,具有良好的耐酸、腐蝕、絕緣性,不易老化、承受力強,廣泛應用于電子電器、電線電纜、燈飾、機械設備、船舶建造、建筑等行業。


          脫扣力是尼龍扎帶最重要的性能指標,無論斷裂發生在頭部、中部還是反齒,發生斷裂的強度都應高于其標稱拉力值。若斷裂強度小于標稱值,一方面要考慮更換更高拉力規格的產品,另外可能的原因有溫度過高、存放時間過長導致老化脆斷、日光曬過導致水分脫失、采用/摻雜其他低成本原料或回收料、工藝不當等,需要從多方面分析。


          本文利用DSC方法,分析了扎帶斷裂的原因,詳細情況如下。

          客戶提供了3個扎帶樣品,分別是1#原件、2#庫存件和3#故障件(中部斷裂),如圖1所示,希望通過DSC分析3個樣品所用的材料是否一致,進而判斷故障件斷裂原因是否為原料問題。

          由于故障件的斷裂部位在中部,因此統一從中間部位取樣(圖中紅圈位置),取樣量9-10mg,采用升溫-降溫-再升溫的方式測試,溫度范圍為-50℃—300℃,升降溫速率皆為20K/min。


          為了對比3個樣品差異,將3個樣品的升溫曲線和降溫曲線分別進行對比,結果如下,圖2為一次升溫和二次升溫曲線,圖3為降溫曲線。


          對比一次升溫曲線可以看出,1#樣品(紅色曲線)的熔融溫度(峰值261.9℃)在PA66的熔融溫度范圍內(225℃-265℃),高于2#樣品(綠色曲線)和3#樣品(藍色曲線),后2個樣品的熔融溫度區間基本一致,但峰的形狀有些差別(2#樣品為2個較大的重疊吸熱峰,3#樣品為225.1℃的主峰加2個小的肩峰),可能與3#樣品使用后材料的結構變化有關。

          二次升溫過程1#樣品(紫色曲線)的熔融峰形狀與一次升溫基本一致,2#樣品(棕色曲線)和3#樣品(黑色曲線)在消除熱/力學歷史后,二次升溫熔融峰形狀很相近,說明這2個樣品可能為同種材料。

          降溫曲線也可以看出,1#樣品的結晶溫度(峰值225.9℃)高于其他2個樣品,2#和3#樣品的結晶溫度比較接近。

          結合2次升溫和降溫的結果可以推測,1#樣品為PA66材料,2#和3#樣品的主成分相似,可能為PA系列的其他材料。


          為了對2#和3#樣品的材料進行判定,利用Proteus軟件的Identify功能對2#樣品的二次升溫曲線進行匹配,發現與PA610的相似度達到98.37%(下圖中藍色曲線為2#樣品二次升溫曲線,紅色曲線為數據庫中PA610的標準曲線),說明2#和3#樣品的材料很可能為PA610。

          綜上,根據DSC測試的樣品熔融和結晶曲線,推斷1#原件樣品材料為PA66,而2#庫存件和3#故障件的熔融溫度與1#差異較大,結合Identify功能,判斷其可能為PA610材料。2種材料熔融溫度不同,若在加工時采樣相同的工藝程序,可能導致熔點低的材料過熱、變性,性能變差,容易斷裂。

          作者

          王榮

          耐馳儀器公司應用實驗室


          耐馳科學儀器商貿(上海)有限公司
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