塑料部件的环境检测

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欢迎访问e展厅 展厅 1 工程塑料展厅 聚乙烯(PE), 聚苯乙稀PS, 聚酰亚胺PI, 聚酰胺PA, PA66塑料(尼龙), ... 对塑料部件的环境检测正在成为阻止材料可能出现的缺陷的重要方法之一。由于越来越多的原始设备制造商开始生产材料设计和选择的处理设备，在设备工作期间的环境缺陷也可能导致供应链的失灵。这对于自动化塑料生产很适用。原始设备制造商、制造商、出资方以及附加设备提供商通常在产品将要存放的环境等问题上缺少沟通。对产品应用的方式以及地点的误解是生产失败的一个重要原因。 制造商们的压力来自改善产品性能以及降低成本。他们选择了研究新的材料以及添加剂来作为解决方法。但是开发这些新材料的同时缺少足够的环境检测程序也许可以解释为什么与环境相关的产品缺陷越来越多。一套完善的环境检测程序可以很好的解决这些问题，不幸的是，多数生产商以及他们的顾客对如何检测产品对环境的适应性却没有很好的解决办法。 导致塑料产品生产失败的原因 如下的三条是导致塑料产品生产失败的主要原因： 失败的设计，包括不适用于终端应用环境的原料配比。 应用设计标准之外的产品。 影响产品性能的对工艺以及原材料的调整。 失败意味着颜色以及性能的改变，包括发黄、退色、变色以及失去光泽。对其他产品而言，失败意味着机械性能以及物理性能的变化，例如放入洗衣机中的尼龙会变得易碎并出现裂纹。 顾客们洗完他们的塑料产品既能够表现出良好的性能，又可以在整个使用过程中外观也不致有太大的变化。尽管如此，生产失败的概念还是应该由顾客根据产品性质变化的程度做出判断。 生产失败中的新因素 塑料原料和产品正在逐步应用到全球的市场中,其中有些领域在最初的设计检测中并没有考虑到。交通控制产品最大的制造商之一正在为其他国家的室外检测提供样本，因为根据公司管理层的说法，“有时候一种产品在不同的环境下的性质会不同，而这些我们根本无法预测。” 新型聚合物，传统聚合物的改进产品（例如金属茂合物接枝）以及新型共聚物，混合物以及合金的市场受他们性价比以及利润的影响很大。尽管如此，如果缺乏足够的检测，这些新型材料的耐用性仍然是一个很大的问题。与此类似，基于新型有机颜料以及颜料混合物的新型着色剂系统正在被重金属着色剂所取代。这些新型的着色剂在颜色稳定性以及耐光性上的表现还有待检测。 举一个现实生活中的例子，一种染色的塑料家具部件在短时间暴露在透过玻璃窗的太阳光下之后，就会出现严重的退色以及颜色改变现象。着色剂系统包括白色和黑色的无机颜料以及红色、蓝色和黄色的有机颜料。产品一开始表现出整体的退色由于有机着色剂不同程度的变性，颜色开始变成褐色，随后又变成绿色。 室内紫外线影响并不总被认为是一个非常重要的降解因素。这在聚丙烯荧光灯固定装置中得到证实，这种设备由于附近的荧光灯发出的紫外线而变色并且变得模糊和易碎。 很多新型的着色剂系统都被接枝到聚合物载体上。将这种载体添加到其他的基本聚合物中可以改变系统的耐环境因素。同时，在这种载体中稳定的颜料可能在其他基本聚合物中并不稳定。这种现象对于刚性以及塑性化之后的聚氯乙稀来说尤其如此，很多颜料由于聚氯乙稀在室外逐步脱去氯化氢而形成的比较高的酸度而与聚氯乙稀不能相容。 从不同的工厂，甚至相同工厂中不同的反应器中相同批号的树脂都会在交联度、分子量分布以及侧链支化度以及小球尺寸上有所不同，当然也包括耐环境因素。对于类似聚丙烯的半晶质聚合物尤其如此。举个例子，有时候一种好的产品与一种不合格的产品之间的差别只有原料中钙元素含量的不同，通过调查，发现这是由于原料的供应商是来自不同的工厂，而在微粒化操作中由于各地水中钙元素含量的不同而导致产品性能的差别。这种差别会影响产品对环境的适应性。 填充物以及其他体积添加物在价格上会经常变化，但是如果一个不懂得相关技术的买家为了节省成本而更换供货商或是批号的话，就有可能影响到产品的性能。举例来说，云母可以吸收HALS紫外线稳定剂并降低它们的效果。如果没有得到充分的固定，在很多种硅填充物中的金属成分可以加速聚丙烯的降解。 稳定剂还是非稳定剂 从某种程度上来说，所有的聚合物添加剂都可以被认为是一种杂质。除了他们的积极作用，他们也有很多副作用。举例来说，二氧化钛被用于保护刚性的乙烯基免受紫外线的影响。尽管如此，在紫外线和一定湿度的条件下，二氧化钛同样可以引起聚合物的降解，在有乙烯基侧链的情况下导致粉化。幸运的是，通过应用一种环境适应的二氧化钛以及合适的表面涂层工艺，可以避免这种粉化现象。 碳黑是另一种常用的用于紫外线防护的颜料。尽管如此，碳黑也有很多的等级和类型。它们中的一部分表面可以吸收抗氧剂的官能团更多，反而降低了整体的稳定性。 类似钙和锌的硬脂酸盐的金属鳌合物经常被用作稳定剂。尽管如此，他们对其他的添加剂有可能产生不好的效应，例如阻碍胺光稳定剂（HALS）。这种效应可能影响环境稳定性。 阻碍酚抗氧化剂被用于稳定剂。但是，它们可能会和空气中的氮氧化物反应，同时产品会泛黄或者变红。还需要应用另一种稳定性来解决这个空气退色的问题。 当材料被暴露在高温条件下时这种效应尤其明显。举例来说，一个野餐冰柜制造商发现他的一个装满冷却器的仓库的聚氯乙稀内部衬垫变形和变红。问题的原因就是仓库的温度在夏天达到了100F。在汽车的TPO中也频繁的遇到类似的颜色问题。 循环利用增加了风险 添加重新利用的边角余料以及消费者的回收利用会严重的影响产品的稳定性，尤其是物理性能。这些材料之前的热历史可能已经耗光了保护的抗氧化添加剂。最终的结果就是更高的紫外线敏感性以及分子量的增加，同时伴随着泛黄。机械性能也会有所影响。举个例子，高密度聚乙烯塑料板材的生产商发现抗氧化剂在重新加工过程中已经耗尽，产品的环境稳定性大幅度下降。 当没有试用过的时候，添加已经使用过的材料比未使用过的材料的风险更大，一些生产商只会在边角余料的加入量很高的时候才会进行重新研磨。有时候二次粉碎物料的含量可能高达百分之百。同时，生产商对于二次粉碎物料的干燥的关注程度通常没有对原始物料的关注程度高。这种湿度的增加可能对类似尼龙、聚乙烯醇以及聚碳酸酯等聚合物产生显著的影响。这种湿度的增加，连上加工过程中的热量以及空气中的氧气可以生成过氧化氢，这种物质可以加速热降解以及塑料对光的敏感性。 政府的法案，例如欧盟对汽车材料新的材料回收管理条例，也将很快对美国的制造商产生影响。随着二次粉碎物料含量的增加，对产品寿命的要求也要有所调整。 检测对工艺做出判定 对产品进行环境检测还有另外的一个原因，就是确定工艺不会危及产品的寿命。乙烯基接枝工艺过程中的泛黄仅仅是一个例子。很多产品的失败都与工艺的改变有关，比如模具温度的升高来生产更特殊的产品，或者提高纪初级速度以及模头的温度来提高产量。这些步骤通过引发自由基氧化和自催化降解机理对聚合物产生消极的影响，耗尽抗氧化剂以及使聚合物对紫外线变得敏感。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (11/9/2004)