2020年3月11日星期三

PC/ABS熱穩定性差的原因



  一般來說,PC/ABS的熱穩定性與PC和塑膠射出ABS的熱穩定性都有關系。但由於PC含有強極性的酯基,其在熱的條件下極易受微量水分、酸堿離子、ABS合成中殘留助劑等的影響而發生降解,因此PC部分對PC/ABS的熱穩定性影響至關重要,因而更需要關注。

  PC的降解很容易發生。下列左圖是PC的結構示意圖及各化學鍵鍵能情況,其在單塑膠加工純的高溫、高剪切情況下即可發生異丙基鏈斷裂、碳酸鍵重排等反應,而在微量的水分、醇、ABS合成中殘留的堿性電解質及催化劑、阻燃劑、HALS、金屬鹽等的作用下會極大加劇降解速率。

  另外,現在的PC生產商在合成過程中一般已經進行了封端處理,但仍會有部分羥基殘留,特別是在一些流動性較高、分子量分布較寬的產品裡。

  因此,針對這些問題,我們能夠著手改善的方法主要是添加抗氧劑和粒料充分干燥。抗氧劑作用機理是捕捉降解過程中產生的自由基和分解氫過氧化物,但對已經生成的水分和醇類卻難以起到作用,且其本身由於遷移、堿性等因素也會對產品造成損害。

  而PC加工時由於酯基對水分的強敏感性,要求水分含量<0。02%,下圖是PC烘料溫度和時間對含水率的影響。可以看出,要想讓含水率達到安全線以下,要求粒料至少在120℃烘干4h以上,由於設備、效率等因素,很多加工廠是達不到這個條件的。

  PC的降解帶來了很塑膠零件大的傷害。PC分子鏈斷裂位置是隨機的,而降解中產生的水分等會進一步引發其他分子鏈的斷裂,這會造成分子量的急劇下降和分子量分布寬度的加大,導致整個合金外觀和機械性能的下降。

  下列左圖為PC分子量對缺口衝擊強度的影響,可以看出,PC分子量為2w左右時是一個臨界點,低於此值時其衝擊強度急劇下降。右圖為市場常見PC分別取粒子、正常注塑樣板、注塑熱停留後樣板測分子量,可以看出,各樣品正常注塑打板的分子量與粒子相比稍有下降,但基本還在PC分子量臨界值附近,但稍作熱停留後,即發生大幅度下降到臨界值之下,衝擊強度損失嚴重。

  通過以上分析,注塑過程中由於料筒過大、注塑時溫度偏射出加工高以及制件較大時導致熔體熱停留時間長而造成的銀絲、螺絲孔開裂等問題了。

  綜上所述,PC/ABS是較易發生熱降解的,而其降解後所帶來的問題現像卻令人很難直接歸因於PC/ABS的熱穩定性問題,這顯示了PC/ABS熱穩定性問題的隱秘性,而其帶來的損害卻是相當嚴重的。常規的添加抗氧劑、充分干燥等方式由於作用機理、本身特性及客觀條件等限制存在其局限性。

  那麼,有沒有什麼方式,可以彌補抗氧劑的缺陷,不僅能夠通過封端中止降解反應,也可以消滅降解中產生的小分子,甚至對PC工程塑膠分子鏈進行修補呢?

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