高分子助剂无论是塑料助剂还是橡胶助剂,它是一类可保证高聚物树脂通过加工关或者赋予高分子制品特定功能的一类添加剂,助剂的选用取决于高分子制品的生产加工和最终的使用要求。由于一种助剂往往只能对应一种目标,高分子制品的多功能性需多种助剂共同作用,多种助剂混合在一起,并不一定能够协同发挥作用,有时甚至出现反协同作用,因此,助剂的选择要非常慎重。实际生产使用过程中,高分子制品厂家都会遇到过类似的问题,就是产品使用一段时间或者经历了严寒、高温、高温高湿等严酷环境后,制品表面析出了一些异物,这不但影响制品的外观更重要的是影响了制品的可靠性及寿命。 助剂析出是高分子材料在加工过程中或使用过程中常见的质量问题,其析出又以不同的形式表现出来。那么,高分子助剂析出又有哪些表现形式呢?以下通过几个案例详细分析助剂析出的形式及析出的成分。这些制品均是在使用了一段时间后,发现制品表面产生了多余异物,其析出的表现方式主要有以下三种。高分子制品助剂从制品内部向外部表面移动,最后留在制品表面,如果析出物是液体状的液体物质,俗称为出汗。图1-1是某塑料支架,市场上使用一段时间后发现支架表面有液体状物质即冒汗现象。经过FT-IR分析[1]及EDS分析(见图1-2~图1-4),该支架表面“汗滴状物质”为烷基磺酸钠,是作为抗静电剂添加到支架上,以期改善该塑料支架的抗静电性能。 | | 图1-1 高分子制品表面“出汗”的典型外观照片 | 图1-2 某支架表面“汗滴状”物质的EDS结果 | | | 图1-3 某支架表面“汗滴状”物质的红外光谱图 | 图1-4 标准物质(仲烷磺酸钠)的红外光谱图 |
2 喷霜 高分子制品助剂从制品内部向外部表面移动,最后留在制品表面,如果析出物是粉末状的固体物质,俗称为喷霜。图2-1是聚氯乙烯线材,在存储过程中发现线材表面附着一层白色雾状物质。经过FT-IR(见图2-2)及GC-MS(见表1)分析,线材表面的雾状物质为1,3,5-三(2-羟乙基)氰尿酸,来源于聚氯乙烯添加的加工助剂,1,3,5-三(2-羟乙基)氰尿酸是作为稳定剂加入到高分子材料配方中使用,以期改善材料的加工稳定性。 | | 图2-1高分子制品表面“喷霜”的的典型外观照片 | 图2-2 线材表面白色雾状物质与标准谱图1,3,5-三(2-羟乙基)氰尿酸的红外光谱对比图 |
表1 线材萃取液的主要有机成分检测结果 序号 | 检测结果 | 主要有机成分 | 相对百分含量(wt%) | 1 | 甲基戊酮醇 | 0.15 | 2 | 环十二烷 | 0.18 | 3 | 未知物 | 0.11 | 4 | 苯甲酸-(2-甲戊基)酯 | 0.10 | 5 | 棕榈酸 | 0.16 | 6 | 双酚A | 1.03 | 7 | 1,3,5-三(2-羟乙基)氰尿酸 | 1.30 | 8 | 邻苯二甲酸二癸酯 | 0.90 | 9 | 邻苯二甲酸二异癸酯 | 96.07 |
3 析出结晶性物质 高分子制品表面不但会析出油状或雾状物质,有时也会析出一些结晶状物质,这些结晶状物质如果遇到潮气会溶解呈液体状。图3-1是USB连接器,经过高温高湿试验后发现其绝缘塑胶表面附着了一层白色结晶状物质。经过FT-IR、SEM&EDS(见图3-2~图3-4)及背景信息分析,这些白色结晶状物质为聚磷酸铵,来源于塑胶内部添加的阻燃剂。 | 图3-1 高分子制品表面析出“晶体状物质”的典型外观照片 | | | 图3-2 塑胶表面结晶状物质的红外光谱图 | 图3-3 标准物质(聚磷酸铵)的红外光谱图 | | | 图3-4 塑胶表面结晶状物质的SEM&EDS结果 |
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