透明塑料耐黄变性能的概念和研究

发布:防静电pc板 浏览:1149次 发布时间:2021-3-11
随着国内汽车、电气电子、通讯和机械工业的蓬勃发展,其对工程塑料如聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)、聚酯(PBT、PET)、聚苯醚(PPO)等提出了更高的性能要求。比如,用作节能灯底座的塑料要求耐高温、耐黄变;用作芯片托盘的塑料要求耐挠曲、抗静电;用作电子接插件的塑料要求高阻燃、高耐热、高流动;用作机械齿轮的塑料要求耐磨、高刚性、高尺寸稳定性等,工程塑料通过表面改性可提升各种机械及物理性能,以满足下游行业对工程塑料的高性能要求。
塑料在其合成、贮存、加工以及使用过程中,都可能发生变质,即材料的性能变坏。例如:颜色泛黄、相对分子量下降、表面龟裂、光泽丧失等,这种现象称为塑料的老化。塑料老化的本质是一种化学反应,它可以由许多原因引起,如:热 、紫外光、机械应力、高能辐射、电场等,其结果是塑料材料的分子结构发生改变,性能变差。由于塑料黄色指数的测试和塑料在太阳光照射下观察到的黄色程度能够很好地吻合,因而通过测试试样的黄色指数,可用来评价高分子材料老化的程度。
耐黄变的概念
黄变主要是由于紫外线对塑料材料持续照射而产生的颜色变黄现象,一般实验室模拟黄变测试以1-5级判断颜色变化,5级为无变化。
黄色指数
黄色指数,是指高分子材料偏离白色的程度,或发黄的程度。黄色指数可用来控制某些产品质量或老化程度。
※ HG/T 3862-2006《塑料黄色指数试验方法》:
1.黄色指数—塑料对国际照明委员会(CIE)标准C光源照射材料,以氧化镁为基准的黄色值。黄色指数以YI表示。
2.本方法测得的黄色指数和在日光照射下观察到的黄色程度能较好地吻合,因而能用于评价塑料质量和老化程度。透明塑料的透射黄色指数是厚度的函数,只有在相同厚度的情况下,才能进行比较。
3.本方法所测得的黄色指数,如是正值表示材料呈现黄色,负值则表示材料呈现蓝色。
测量材料色的三刺激值X、Y、Z,由下式计算:

— 图为辅朗实验室设备紫外老化试验箱(中)及氙灯老化试验箱(右)

影响黄色指数的因素
在仪器正常的情况下,只与树脂的颜色有关在实际的测量中测量温度、湿度是否合适(HG/T 3862-2006:温度23±5℃;相对湿度:50±20%)基准板的校准是否合乎要求光源是否标准样品是否均匀,有无气,是否被影响。
黄色指数变化老化试验
实际生活中,由于产品应用的不同,其老化测试项目及要求各异,有热氧老化、光氧老化等。以我们过去的项目为例:
1)某16号线声屏障项目黄色指数变化老化试验测试要求8000h氙弧灯照射后,黄色指数变化≤3.0。(测试执行标准:GB/T16422.2-2014、HG/T3862-2006)
※ 其他性能:耐候性执行标准GB/T 22040-2008。
2)某汽车塑料玻璃(刚性塑料)天窗、三角窗项目黄色指数变化老化试验测试要求综合执行PV3929、PV3930。
热氧老化:高分子材料都具有各自一定的分子结构,其中某些部位含有弱键和缺陷,这些弱键和缺陷自然成了塑料老化的突破口,即这些弱键和缺陷成为化学反应的起点,并引发一系列的化学反应,使材料分子结构发生变化,而引起这些弱键和缺陷发生反应的因素很多,其中热氧老化为致塑料老化的一个显著因素。
光氧老化:就本质而言,太阳光中的紫外线是导致聚合物光氧降解的根本,聚合物受光的照射,是否引起分子链的断裂,决定于光能和键能的相对强弱。共价键的离解能约160~600kJ/mol,大于这一数值,才能使键断裂。光的能量与波长有关,波长愈短,则能量愈大。日光中短波长的远紫外线 (120~280nm)大部分被大气层中的臭氧所吸收,照射到地球表面上的是波长为 300~400 nm的近紫外部分,具有较高的能量,可以切断聚合物的化学键。聚合物的光老化是在紫外光和氧的参与下进行的自动氧化反应,该过程也称为光氧老化。过氧自由基ROO夺取聚合物上的氢,形成氢过氧化基团ROOH和聚合物自由基R·。聚合物自由基迅速与氧作用,又形成过氧自由基。如此反复多次才终止。氢过氧化物还可能均裂成两个自由基,加速氧化。氢过氧化基团引起的链的断裂也是分子量降低的主要原因。
结语
通过测试试样老化过程的黄色指数,用数据反映出高分子材料老化的程度,这个方法是非常简便且行之有效的,辅助以其他的测试方法如羰基指数法,可以定量评价材料老化的变化规律。
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