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应用故事 | DSC方法分析尼龙扎带断裂失效原因

更新时间:2024-01-12      点击次数:779

尼龙扎带是尼龙材质的一种扎带,采用UL认可PA66(Nylon 66)材料注塑而成,防火等级94V-2,具有良好的耐酸、腐蚀、绝缘性,不易老化、承受力强,广泛应用于电子电器、电线电缆、灯饰、机械设备、船舶建造、建筑等行业。


脱扣力是尼龙扎带最重要的性能指标,无论断裂发生在头部、中部还是反齿,发生断裂的强度都应高于其标称拉力值。若断裂强度小于标称值,一方面要考虑更换更高拉力规格的产品,另外可能的原因有温度过高、存放时间过长导致老化脆断、日光晒过导致水分脱失、采用/掺杂其他低成本原料或回收料、工艺不当等,需要从多方面分析。


本文利用DSC方法,分析了扎带断裂的原因,详细情况如下。

客户提供了3个扎带样品,分别是1#原件、2#库存件和3#故障件(中部断裂),如图1所示,希望通过DSC分析3个样品所用的材料是否一致,进而判断故障件断裂原因是否为原料问题。

由于故障件的断裂部位在中部,因此统一从中间部位取样(图中红圈位置),取样量9-10mg,采用升温-降温-再升温的方式测试,温度范围为-50℃—300℃,升降温速率皆为20K/min。


为了对比3个样品差异,将3个样品的升温曲线和降温曲线分别进行对比,结果如下,图2为一次升温和二次升温曲线,图3为降温曲线。


对比一次升温曲线可以看出,1#样品(红色曲线)的熔融温度(峰值261.9℃)在PA66的熔融温度范围内(225℃-265℃),高于2#样品(绿色曲线)和3#样品(蓝色曲线),后2个样品的熔融温度区间基本一致,但峰的形状有些差别(2#样品为2个较大的重叠吸热峰,3#样品为225.1℃的主峰加2个小的肩峰),可能与3#样品使用后材料的结构变化有关。

二次升温过程1#样品(紫色曲线)的熔融峰形状与一次升温基本一致,2#样品(棕色曲线)和3#样品(黑色曲线)在消除热/力学历史后,二次升温熔融峰形状很相近,说明这2个样品可能为同种材料。

降温曲线也可以看出,1#样品的结晶温度(峰值225.9℃)高于其他2个样品,2#和3#样品的结晶温度比较接近。

结合2次升温和降温的结果可以推测,1#样品为PA66材料,2#和3#样品的主成分相似,可能为PA系列的其他材料。


为了对2#和3#样品的材料进行判定,利用Proteus软件的Identify功能对2#样品的二次升温曲线进行匹配,发现与PA610的相似度达到98.37%(下图中蓝色曲线为2#样品二次升温曲线,红色曲线为数据库中PA610的标准曲线),说明2#和3#样品的材料很可能为PA610。

综上,根据DSC测试的样品熔融和结晶曲线,推断1#原件样品材料为PA66,而2#库存件和3#故障件的熔融温度与1#差异较大,结合Identify功能,判断其可能为PA610材料。2种材料熔融温度不同,若在加工时采样相同的工艺程序,可能导致熔点低的材料过热、变性,性能变差,容易断裂。

作者

王荣

耐驰仪器公司应用实验室


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