几周前，一位老同事给笔者发电子邮件询问两种尼龙材料的保质期。一种是30%碳纤维增强尼龙66，另一种是20%玻璃纤维增强尼龙12。同事的公司继承了这些材料以及相关模具，他们的客户直到两年后才需要再次制作，材料的使用也推迟了多年。
该客户现在表示担心，在此期间仍保留原包装并存放在室内仓库中的原材料可能已经过期，其性能会受到损害。他们向材料供应商发出的询问只收获了一份声明，称如果材料的使用时间不到购买后的一年，他们将承诺该材料可以继续使用。
如果长时间将尼龙等吸湿材料存放在原包装中，会发生什么情况？
这引起了业界的普遍讨论，即如果原材料长期储存，其使用寿命会如何。
并且需要考虑多种因素。首先，材料是否在其原始包装中？该包装是否有任何破损？它是否被叉车刺破，或者堆叠的包袋是否相互倒塌？这至少会带来污染的可能性。在这种情况下，潜在的问题更加严重，因为这些是尼龙，它们是吸湿性很强的材料，随着时间的推移，可以从大气中吸收大量的水分。
我们行业有一个神话，认为暴露在空气中的尼龙会“饱和”并且永远不会干燥。但饱和来自于浸入水中，导致尼龙6和66的水分含量水平为8.5-9%。研究表明，暴露在典型环境条件下的尼龙66会吸收按聚合物重量计约2.2-2.5%的水分，并且需要一定的时间。然而，一旦脱离原始包装，尼龙的加工确实会变得更具挑战性。
但吸湿和除湿是一个可逆过程。表面上，保质期问题与不可逆机制有关，其中包括挥发性成分（例如增塑剂）的损失。然而，这其中还包括氧化问题。
所有聚合物都在某种程度上容易氧化。这将取决于聚合物的化学性质和针对该机制提供的稳定水平。我们知道，氧化速率随着温度的升高而增加，控制时间和温度之间这种关系的一个有用的经验法则是，每升高10℃，反应速率就会加倍，从而使材料的预期寿命减少50%。
这是指数关系，因此升高20℃将使反应速率提高4倍（22），升高30℃会使反应速度加快8（23）倍，依此类推。我们从研究中得知，每升高10℃的基本加速度并不总是恰好为翻倍，即通用值2。据观察，该值低至1.8，高至2.5，但使用通用值2可以合理估计材料将如何在高温下继续保持性能。
确定材料保质期
有没有办法根据已发布的数据确定材料的预期保质期？就笔者同事仓库里的这两种材料而言，答案是肯定的。这两种材料的物性表都公布了所谓的连续使用温度。这可能是一个定义相当松散的指标，但它确实为创建寿命预期提供了参考点。
对于尼龙66，根据ISO 2578确定的连续使用温度为100-120℃ (212-248℉)。对于尼龙12，公布的温度范围为90-120℃ (194-248℉)。
那么问题就变成了，“连续”一词指的是哪个时间段？通常这指的是 5,000 小时。但是，在与材料供应商讨论此属性时，他们提出在本例中连续指的是 20,000 小时。
为了让每个人都相信，我们可以选择已发布范围的低端——尼龙66为100℃，尼龙12为90℃。通过假设仓库温度（内布拉斯加州），可以采取额外的谨慎措施全年平均气温为30摄氏度（86华氏度）。这个假设也使数学变得更简单。现在，
考虑一下对于尼龙12，90℃和30℃之间60℃ (140℉)的温差会使氧化速度减慢26倍。将该系数乘以20,000小时的参考时间，得出该材料在室温下的预期寿命为1,280,000小时（略高于146年）。即使我们将加速因子调回低于我们观察到的任何水平，例如1.5（考虑到所谓的笼效应），我们最终仍会得到26年的预计室温寿命。由于尼龙66的预计最低连续使用温度高出10℃，因此所有这些预测将增加1.5至两倍，从而产生大约40-50年的结果。
因此，材料供应商面临的问题是：如果他们自己发布的数据表明，用这些材料模制的零件可以在室温下保持四分之一到半个世纪，那么是什么让他们来质疑生产这些零件的颗粒会如此脆弱？供应商的诚信会在售出后12个月受到质疑吗？这里明显存在逻辑问题。
当然很多人可能会得出这样的结论：至少在这种情况下，关于保质期的讨论是一种不诚实的“免出狱”牌。
当然，通过对“旧”材料和新铸造的材料进行测试，可以轻松回答这些问题。分子量测定可能是一个很好的起点，随后，可以从两批样品中模制出样品，并比较机械性能。但是，根据我们上面讨论的逻辑，已经预计出在仓库货架上放置两年的材料将完全可以使用。
虽然保质期问题在这种特殊情况下似乎没有任何价值，但在某些情况下它依旧可能会引起关注。这是一个由材料本身和材料存储方式叠加在一起的复合型问题，我们可能之后还会继续讨论。
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编辑：初阳
排版：初阳
内容来源：Ptonline，作者Michael Sepe，链塑网翻译
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