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    淺談尼龍隔熱鋁合金門窗條化學穩定性

    發布者:admin  信息來源:東莞永亨織帶  閱讀:1768

    1目前隔熱條市場情況
      
      隨著觀念與材料工業的發展,建筑門窗從早期的單玻木門窗開始,到單玻實腹鋼窗、空腹鋼窗、鋁合金門窗、塑鋼窗,最后發展至目前的斷橋鋁合金門窗、雙玻節能木窗、雙玻鋁木門窗等多種節能門窗并存的局面。
      
      鋁合金門窗具有重量輕、強度高、剛性好、耐腐無毒、防火性能優異、采光面積大、裝飾效果好、使用壽命長等特點,因此廣泛為社會所接受。但缺點是導熱系數比較大,保溫隔熱性能差。隨著國內外鋁型材廠家采用“斷橋隔熱鋁材”彌補了鋁合金的固有缺點,新型斷橋隔熱鋁合金門窗逐漸被人們認可,其用量每年均以10%以上的速度增長。
      
      “斷橋隔熱鋁型材”中關鍵部件是在兩部分鋁合金型材間起到連接作用的“隔熱條”,隔熱條的這種使用性質決定了其必須同時具備較高的力學性能及優異的穩定性,否則在長期使用過程中由于其自身的老化易造成門窗、幕墻斷裂脫落,存在重大質量安全隱患,所以隔熱條的材質選擇及穩定性顯得至關重要。然而目前由于原料、生產成本大幅上漲,國內隔熱條市場極為混亂,各種劣質隔熱條渾水摸魚,瞞天過海,即使是廠家所謂的玻纖增強尼龍66隔熱條,原材料檔次也相差甚遠,有正牌料、水口料和回收垃圾料之別,質量和性能都相差很多,但由于生產廠家使用了某種復合材料改性技術,可以使隔熱條初期強度不會因為原材料檔次的差別而存在明顯的分別,令我們的客戶難以區分。但是,由于劣質原材料成份復雜,其在穩定性方面存在根本缺陷,經過一段時間的使用后,隔熱條非常容易老化,力學性能下降,給產品帶來很大的質量隱患和安全隱患。本文將針對以上現象,從尼龍66的化學穩定性出發,詳細分析影響尼龍66隔熱條耐候性的各種影響因素;并分析國內隔熱條市場所用原材料的現狀。
      
      2尼龍66的化學穩定性
      
      尼龍66的穩定性涉及三方面的問題:一是尼龍66隔熱條的熱氧穩定性,二是濕氧穩定性,三是光穩定性。熱氧穩定性對尼龍66隔熱條加工過程中品質的保證具有決定性的作用,而濕氧穩定性及光穩定性對保證尼龍66隔熱條的長期安全使用有著不可估量的影響。
      
      2.1熱氧穩定性
      
      尼龍66是由己二胺和己二酸縮聚合成的高分子材料,其分子結構式如下:
      
      -(CH2)5-CO-NH-CH2-(CH2)5-
      
      在尼龍66分子結構中位于-NH基團旁的亞甲基-CH2-是最薄弱環節,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基團旁的-CH2-,于是發生尼龍分子鏈斷裂,這就是尼龍66熱氧降解過程。
      
      2.2濕氧穩定性
      
     。1)高溫濕氧穩定性
      
      由于聚酰胺分子鏈具有強極性,因此,水分子等極性小分子對聚酰胺的力學性能、尺寸穩定性影響較大,這是因為尼龍66的合成反應是一個化學平衡過程,它是可逆的,如下表示:
      
      nHOOC-(CH2)4-COOH+nNH2-(CH2)6-NH2=HO-[CO-(CH2)4-CO-HN-(CH2)6-NH]n-H+(2n-1)H2O當高溫有水時上述反應會向左邊進行,即水解,水解的結果也導致尼龍分子鏈發生斷裂。
      
     。2)常溫濕氧穩定性
      
      在非均相體系中,水在相界面上的積累將減少界面的粘合力,引起脫層或龜裂。若水滲透到這一區域將產生機械張力,這一張力會使填料與基體分離。對于尼龍66隔熱條而言,將造成玻璃纖維等填料與尼龍66基體脫離,材料機械性能下降。
      
      2.3光穩定性
      
      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的光穩定性就與隔熱條能否長期使用緊密聯系。當尼龍66暴露在300nm-400nm范圍的紫外線下時,尼龍分子鏈中的碳氮鍵會發生斷裂,另外-NH基團旁的亞甲基-CH2-亦會發生歧化產生自由基,二者共同作用的結果是使尼龍分子鏈斷開,尼龍分子量下降,強度降低。
      
      2.4尼龍66的穩定化改性
    無論是熱氧降解,水降解抑或光降解,帶來的都是尼龍分子量的減少。因此在隔熱條生產加工中,需要加入一些穩定助劑,以改善PA66的穩定性。
      
      對于PA66熱氧化問題,通常所用的助劑有金屬鹽、亞磷酸酯、硫化物等,它們能有效的抑制PA66自由基鏈式反應或使反應終止,從而阻止尼龍66發生熱氧化反應而分解;對于尼龍濕氧化問題,一般是通過合適的助劑及加工工藝降低PA66吸水率,從而提高PA66耐水性;對于尼龍66光穩定性,常加入一定比例能有效吸收290-400nm波長紫外線或能猝滅激發態分子能量的光穩定劑,在聚合物與光源之間設置一道屏障,阻止紫外線深入聚合物內部,從而可使聚合物得到保護。
      
      3國內隔熱條市場所用原材料現狀分析
      
      2009年前,市場劣質隔熱條多為PVC條。眾所周知,PVC與鋁合金的線膨脹系數存在巨大差異,力學性能、抗老化性能差,同時隨著GB/T23615.1-2009《鋁合金建筑型材用輔助材料第1部分:聚酰胺隔熱條》的出臺,PVC隔熱條已經被市場所淘汰。目前,玻纖增強尼龍66隔熱條基本上已經被市場所認可。但是,近兩年國內隔熱條市場陷入了激烈的價格戰中,某些廠家為了搶占市場根本不顧產品質量,使用來路不明的回收料生產隔熱條,使得惡性競爭愈演愈烈。下面介紹國內90%以上小企業所使用的尼龍66回收垃圾料存在的危害成份,以及我們如何區分優質和劣質隔熱條。
      
      3.1尼龍66回收料成份分析
      
      回收料的生產經過回收、分類、破碎、清洗、擠出造粒等過程,最終得到尼龍66顆粒。其主要成份是尼龍66,但是,由于其回收來源非常雜,其中含有相當量的PP、PE、ABS等各種高分子樹脂雜質,以及一些粉末、顆粒等無機雜質。
      
      3.1.1高分子樹脂雜質對隔熱條的影響
      
      尼龍66回收料來源包括廢舊器件、漁網絲、氣囊布以及安全帶等等數不勝數,這些產品都是根據具體使用要求以尼龍66與其它高分子材料(如聚烯烴、接枝聚合物等)經過共混改性過的,這些雜質的存在會給隔熱條力學性能帶來一定的影響,對此部分廠家通過加入某些增強劑,可以使隔熱條初期力學性能得到改善,但由于這些材料是經過多次反復加工使用,樹脂基體內存在大量可致降解的自由基,經過一段時間的使用,部分樹脂將發生分子鏈的斷裂,如尼龍6相鄰分子間的氫鍵結合相比尼龍66弱,耐熱性能相對較差,在加工成型及后期使用中都易發生降解,從而影響隔熱條整體穩定性。
      
      3.1.2無機顆粒雜質對隔熱條的影響
      
      廢舊塑料在回收、破碎過程中,難免會有大量填料(如塵土、碳酸鈣、滑石粉等)以及一些非鐵質金屬,這些雜質與尼龍樹脂基體是不相容的,界面粘接力非常差。而在隔熱條使用過程中難免會有水分等極性介質的侵蝕,若水滲透到這些粘接力不強的界面層,將產生機械張力,這一張力會使填料與基體分離。在長期使用過程中,進而會增加尼龍的吸水率,促進其濕氧降解的過程,對隔熱條尺寸及力學性能都將產生較大的影響。
      
      3.1.3其它不確定因素的影響
      
      尼龍66屬于高分子材料,在加工成型過程中難免產生少量分子鏈的降解;厥樟辖涍^多次重復加工,平均分子量降低,分子量分布變寬,從而造成材料整體性能的降低;同時回收料多次加工,助劑重復使用,材料成份復雜,其穩定性也難于得到保障。
      
      3.2如何區分優質和劣質隔熱條
      
      3.2.1價格區分
      
      目前,國產正牌尼龍66原材料價格在3.4萬元/噸左右,而進口同類產品更是高達3.5萬元/噸以上,以隔熱條I型14.8為例,其每米重量約45g,僅僅從原材料成本來看,其每米成本已在1.4元以上,再加上加工費用、公司運營成本、合理的利潤等,其售價應該更高。但是,為什么市場上會出現大量的1元/米左右的隔熱條呢?我們相信這些隔熱條生產廠家從事的不是慈善事業,他們依然是追求企業發展和利潤的。所以,從價格可以看出他們使用的只能是非常劣質的回收料(約1~1.5萬元/噸)。
      
      3.2.2產品質量的穩定性
      
      由于回收料來源復雜多變,從根本上無法保證原材料的批次穩定性,所以隔熱條質量的穩定性更無從談起,尺寸精度、力學性能等波動性很大。
      
      而正牌原材料供應商如杜邦、巴斯夫、神馬等都是正規的大型企業,他們都有嚴格、全面的產品檢驗,能夠保證不同批次產品質量的一致性,也就從根本上保證了我們隔熱條產品的質量穩定性。
      
      3.2.3產品耐老化性能
      
      如上所述,由于回收料是經過多次反復加工使用,樹脂基體內存在大量可致樹脂降解的自由基,這些自由基是引發分子鏈斷裂的誘因,其后果是造成隔熱條經過熱氧老化、光老化后,力學性能顯著下降。而完全采用正牌料生產的隔熱條,其抗老性能表現優異。
      
      4結束語
      
      盡管行業內的一些專家、前輩在各種場合下一再強調對隔熱條材質選擇及質量控制上要慎之又慎,但是我國目前隔熱條市場上的惡性競爭著實讓人憂慮,其后果必然是造成隔熱鋁合金型材在使用中存在大量質量隱患。因此,希望我們大家攜起手來,堅決抵制劣質隔熱條,共同促進隔熱鋁合金型材行業的健康發展。

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