应用故事 | DSC方法分析尼龙扎带断裂失效原因

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Z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