尼龙（聚酰胺）附着粘接与接触角特性

聚酰胺尼龙的附着粘接、接触角与表面性质

聚酰胺，亦称尼龙，是一种具有优异耐化学性的高性能塑料。尼龙具有吸湿性，会从空气中吸收水分，而水分本身便会导致附着力问题。尼龙具有疏水性，表面润湿性较低。问题在于——尼龙究竟是疏水性、亲水性，还是二者兼具？

聚酰胺是一种含有重复酰胺（–CO-NH–）键的聚合物。不同类型聚酰胺的制造方式因其单体单元不同而有所差异，可分为脂肪族、半芳香族及芳香族（芳纶）。根据结晶度不同，聚酰胺可呈非晶态、半结晶态或结晶态。尼龙聚合物本质上难以粘接，因其具有疏水性、化学惰性，且表面润湿性较差（即表面能较低）。此外，尼龙具有吸湿性，从大气中吸收的水分可超过其自身质量的 3%。水分本身便会导致附着力问题。

且慢，上述说法似乎直接自相矛盾。尼龙究竟是疏水性还是亲水性？只要认识到尼龙的疏水行为是一种表面性质，而其亲水行为是一种本体性质，这一看似矛盾的现象便可得到解释。聚酰亚胺也表现出同样的行为特性。

通过考察聚合物重复单元的化学结构——例如疏水性聚烯烃中的甲基（CH3）或亲水性尼龙中的酰胺基团——是判断其亲水性或疏水性的一种简便方法。而确定聚合物表面性质最简单的方法，则是通过测量水接触角，包括静态接触角与动态接触角。

关键要点

• 尼龙在表面呈疏水性，而在本体呈亲水性——这一看似矛盾的现象正是理解其特性的关键所在。
• 尼龙可从大气中吸收超过其自身质量 3% 的水分，且水分本身便会导致附着力问题。
• 酰胺键会吸引水分子，从而主导其本体行为；而表面则始终保持低表面能且不易润湿。
• 聚酰亚胺表现出同样的特性，因此该原理并不局限于聚酰胺材料。

与大多数聚合物一样，尼龙的表面能较低。这源于聚合物的表面化学特性以及表面物理特性。接触角被认为会受到表面化学特性变化及表面形貌变化的双重影响。当液滴附着于固体表面、且该固体表面发生倾斜时，液滴会向前突进并向下滑动。由此形成的角度分别称为前进角与后退角。ASTM D724 标准描述了利用先进设备（光学张力计与量角仪）基于液滴形状分析与质量测量动态接触角（DCA）的方法，用以分析前进角与后退角。

前进接触角对基材表面低能（未改性）组分最为敏感，而后退接触角则对表面预处理引入的高能氧化基团更为敏感。因此，后退角实际上是表面预处理后改性组分最具代表性的测量指标。因此，对所有经过表面改性的材料，同时测量前进接触角和后退接触角至关重要。

Scott R. Sabreen 是 The Sabreen Group, Inc. 的创始人兼总裁，该公司是一家专注于塑料二次加工制造工艺的工程公司，业务涵盖表面预处理、粘接装饰与表面精饰、激光打标及产品安全。他从事新技术开发与制造难题解决工作已逾 30 年。如需联系 Sabreen，请致电 972.820.6777，或访问 www.sabreen.com 或 www.adhesionbonding.com。

常见问题

尼龙究竟是疏水性还是亲水性？

二者兼具，且这并不矛盾。尼龙的疏水行为是一种表面性质，而其亲水行为则是一种本体性质。其表面不易润湿、表面能较低；而分子链中的酰胺基团会吸引水分子，因此其本体易于吸收水分。

尼龙能吸收多少水分？

可从大气中吸收超过其自身质量 3% 的水分。水分本身便会导致附着力问题，这正是为何成型前的适当干燥处理，对加工工艺本身及后续粘接步骤的性能均至关重要。

如何判断某种聚合物是亲水性还是疏水性？

可考察其化学结构的重复单元。如聚烯烃中的甲基基团，表明具有疏水行为；而如尼龙中的酰胺基团，则表明具有亲水行为。这是在进行任何表面测试之前，一种快速的初步判断方法。

尼龙为何难以粘接？

尼龙具有疏水性、化学惰性，且因表面能较低而润湿性较差。胶粘剂无法充分润湿其表面，因此通常需要进行表面预处理，以提高表面能并增加极性化学官能团。

聚酰亚胺是否表现出与尼龙相同的特性？

是的。聚酰亚胺同样表现出表面疏水、本体亲水的分裂特性，因此同样的干燥规范与预处理逻辑同样适用。

---