玻纤增强PA66 对连接器的吸湿性能的影响

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连接器前景最好的市场领域是汽车领域。我们在设计连接器是要考虑到稳定和尺寸和优良的功能稳定性。未改性 PA66 材料的性能无法满足一些特定的要求,本文线束工程师之家通过对比玻纤增强改性前后的性能变化,找到一定的规律来指导连接器产品的选材和设计。

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一  玻纤增强 PA66 对连接器的吸湿性能的影响

1.1玻纤增强 PA66

凡是能通过机械、物理、化学等作用使尼龙 66 原有的性能得到改善都可称为尼龙 66 的改性。尼龙 66 改性的应用范围也很广泛,几乎所有的尼龙 66 树脂的性能都可以通过改性的方法得到改善,如外观、耐老化性能、耐磨性、阻燃性及成本等方面。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

玻璃纤维增强改性是对塑胶材料进行物理改性的常用方式,经过玻纤增强的 PA66 材料,不仅提升了物理性能,而且也可以提高的制品的稳定性。但是尼龙材料的吸湿性在生产中是不可回避的问题,吸湿不仅会影响尼龙制品的尺寸,还会影响力学性能,从而影响整个连接器产品的使用功能。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

对于制品的稳定性,需要通过实验来验证,同时在实验过程中还可以通过过程数据的的变化,寻找一些规律,来知道连接的设计和产品的包装、储存、运输等方面,本次实验主要对比 15% 、30% 、50% 三种不同玻纤的连接器产品,置于恒温恒湿条件下,一组自然放置另一组样品浸入水中,模拟极限条件,按时间变化监测两组样品的尺寸变化和性能变化。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

1.2 实验方法

1.2.1 实验材料文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

实验材料采用巴斯夫 ( 上海) 贸易有限公司提供,所用到的牌号是 A3WG3、A3WG6 和 A3WG10。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

1.2.2 实验设备文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

本次实验采用注塑成型的方法,制造连接器市场的某一款标准件,来进行实验,实验所用到设备如表 1。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

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1.2.3 实验操作文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

实验制作 15% 、30% 、50% 三种不同玻纤增强的制品,每组样品一分为二,一份放置于恒温恒湿环境中自然放置,温度 22℃,湿度70% ; 另一份浸入纯净水中与未浸水的产品放置同一实验室中静置。未浸水产品取一次样品后,后续按天数 7 天、14 天、30 天、60天各取一次样品,包括浸水和未浸水样品,测量尺寸变化和端子拔出力的变化。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

如图 1 定义进胶方向为 X 方向,垂直于进胶方向为 Y 方向。对每次取样的各组产品进行 X、Y 方向尺寸使用数显显微测量仪进行测量,统计数据并做对比分析。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

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图 1 尺寸位置示意图文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

Fig. 1 Dimension position文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

端子拔出力是连接器性能的重要体现,直接体现连接器功能的实现和耐久性能。本实验通过使用泰科电子 ( 苏州) 公司生产的标准端子,由于端子行业产品公差仅 0. 005mm,本实验可以默认同批端子尺寸和性能无差异,所以这里不讨论端子差异对本实验影响。端子拔出力如图 2 所示。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

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图 2 端子拔出力示意图文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

Fig. 2 Terminal pull out 文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

1.3 实验结果

通过对比尺寸结果发现,X 方向尺寸较 Y 方向尺寸来的相对稳定。这个浸水影响的数值是通过同组产品,同样时间下,浸水和未浸水的尺寸变化率之间的比值,通过这个比值来对比 X、Y 方向整体的变化水平,具体如表。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/the-effect-of-pa66-on-the-moisture-absorption-of-connector/

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Y 方向是与进胶方向垂直,即垂直于注塑压力方向,相对 X 方向在熔体流动时收到的压力相对较小,PA66 熔体与玻纤之间的间隙也相对较大。观察尺寸趋势发现制品尺寸在自然放置条件下呈缓慢变大; 浸水条件下,7 天内尺寸急速上升,之后缓慢变大的趋势,如图 3。

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图 3 尺寸变化趋势图

Fig.3 Trend of change in size after experiment

由图 4 可以看出自然放置条件下不同玻纤含量的样品的端子拔出力呈缓慢下降的趋势,这个趋势在第 7 天是下降后,第 14 天出现反弹以后,在此开始下降。样品浸水以后,在第 7 天出现明显下降,在第 14 天时浸水样品的端子拔出力也开始出现反弹,但是反弹幅度均不大。第 14 天浸水后,端子拔出力开始稳定,有轻微下降,但不明显,60 天以后两种条件的样品端子拔出力已接近且呈稳定趋势。

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图 4 端子保持力的变化

Fig.4Trend of change in pull-out strength after experiment

总结

( 1) PA66 材料尺寸稳定性较差,无论是自然放置还是浸水条件下,其尺寸都有较大变化,只是浸水以后更为明显,浸水加速了它自身吸水的过程。进胶方向的尺寸变化幅度要小于其他方向,在产品设计时可以参考这一特点,将关键尺寸设计在进胶方向。

( 2) PA66 材料样品的端子保持力无论是自然放置还是浸水,在第 7 天都会下降,只是浸水条件下,较为明显。第 14 天时都会出现反弹,后续都呈缓慢下降的趋势。

( 3) 本实验看出,无论是否浸水,PA66 材料连接器的端子保持力会吸湿下降,只是时间不一样,湿度越大,下降越快。要改变这一状况,就需要改变连接器的所处环境,比如密封包装、增加干燥剂等等,这些措施的加入,可以延长 PA66 材料连接器的使用寿命。

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