1. PC/ABS热稳定性差造成的损害
作为PC/ABS的改性制造商,常会在造粒过程中,特别是客户注塑时遇到一些质量问题,如表面银丝,气痕,颜色发黄,韧性下降等,或者在后期的热氧老化试验、装配、打螺丝孔等过程中出现失效。而常规的改善措施在开始时都会失效。这是什么原因造成的呢?我们看一些常见的案例。
案例一
某汽车配套厂在使用PC/ABS注塑某牌号汽车尾灯时,连续多天出现表面银丝。经过排查,粒料干燥及注塑温度均无问题。后观察发现注塑机料筒较大,长度较长,其塑化容量为制件重量的近8倍,稍作停留银丝就会加重。因此熔体受热过久所致分解气体较多,是导致此银丝的根本原因。后通过减少塑化量解决。
案例二
某汽车配套厂在使用PC/ABS生产TFT面板,在后期打螺丝孔时出现开裂。排查发现,原材料检测冲击合格,通过模流分析也排除了熔接线的原因。后通过降低加工温度及减短熔胶时间,避免材料由于长时间受热而分解变脆,问题得到解决。
案例三
某改性厂使用回料PC/ABS制作电缆接线盒(较厚)时,总是出现装配开裂的情况,即使补充高胶粉也无改善。后通过添加某含有环氧基团的助剂才得以解决,而此环氧基团助剂一个重要作用是提升PC/ABS热稳定性。
通过分析上面的案例,我们可以发现:其Zui终原因都指向了PC/ABS的热稳定性问题。然而,在开始面对这些问题的时候,我们却很难直接想到这一点(如遇到螺丝孔开裂,我们Zui直接的反应就是熔接线问题或者胶量不足),这也反映了PC/ABS热稳定性问题的隐秘性和复杂性。面对这些问题,我们常用的招数是降低注塑温度、减少塑化量等,但这却是治标不治本的。而且在大多数情况下,工艺的改变是受限制的或者会带来新的问题。
那么,对于PC/ABS制造商来说,有一个非常重要的问题:为什么PC/ABS的热稳定性这么差?有什么根本的改善措施吗?
2. PC/ABS热稳定性差的原因
一般来说,PC/ABS的热稳定性与PC和ABS的热稳定性都有关系。但由于PC含有强极性的酯基,其在热的条件下极易受微量水分、酸碱离子、ABS合成中残留助剂等的影响而发生降解,因此PC部分对PC/ABS的热稳定性影响至关重要,因而更需要关注。
PC的降解很容易发生。下列左图是PC的结构示意图及各化学键键能情况,其在单纯的高温、高剪切情况下即可发生异丙基链断裂、碳酸键重排等反应,而在微量的水分、醇、ABS合成中残留的碱性电解质及催化剂、阻燃剂、HALS、金属盐等的作用下会极大加剧降解速率,下列右图为PC受醇和水的进攻发生降解的示意图。
另外,现在的PC生产商在合成过程中一般已经进行了封端处理,但仍会有部分羟基残留,特别是在一些流动性较高、分子量分布较宽的产品里。
因此,针对这些问题,我们能够着手改善的方法主要是添加抗氧剂和粒料充分干燥。抗氧剂作用机理是捕捉降解过程中产生的自由基和分解氢过氧化物,但对已经生成的水分和醇类却难以起到作用,且其本身由于迁移、碱性等因素也会对产品造成损害。