透明塑料耐黃變性能的概念和研究
發(fā)布：防靜電pc板
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發(fā)布時(shí)間：2021-3-11
隨著國(guó)內(nèi)汽車、電氣電子、通訊和機(jī)械工業(yè)的蓬勃發(fā)展，其對(duì)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，用作節(jié)能燈底座的塑料要求耐高溫、耐黃變；用作芯片托盤的塑料要求耐撓曲、抗靜電；用作電子接插件的塑料要求高阻燃、高耐熱、高流動(dòng)；用作機(jī)械齒輪的塑料要求耐磨、高剛性、高尺寸穩(wěn)定性等，工程塑料通過(guò)表面改性可提升各種機(jī)械及物理性能，以滿足下游行業(yè)對(duì)工程塑料的高性能要求。
塑料在其合成、貯存、加工以及使用過(guò)程中,都可能發(fā)生變質(zhì)，即材料的性能變壞。例如：顏色泛黃、相對(duì)分子量下降、表面龜裂、光澤喪失等，這種現(xiàn)象稱為塑料的老化。塑料老化的本質(zhì)是一種化學(xué)反應(yīng)，它可以由許多原因引起，如：熱 、紫外光、機(jī)械應(yīng)力、高能輻射、電場(chǎng)等，其結(jié)果是塑料材料的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，性能變差。由于塑料黃色指數(shù)的測(cè)試和塑料在太陽(yáng)光照射下觀察到的黃色程度能夠很好地吻合，因而通過(guò)測(cè)試試樣的黃色指數(shù)，可用來(lái)評(píng)價(jià)高分子材料老化的程度。
耐黃變的概念
黃變主要是由于紫外線對(duì)塑料材料持續(xù)照射而產(chǎn)生的顏色變黃現(xiàn)象，一般實(shí)驗(yàn)室模擬黃變測(cè)試以1-5級(jí)判斷顏色變化，5級(jí)為無(wú)變化。
黃色指數(shù)
黃色指數(shù)，是指高分子材料偏離白色的程度，或發(fā)黃的程度。黃色指數(shù)可用來(lái)控制某些產(chǎn)品質(zhì)量或老化程度。
※ HG/T 3862-2006《塑料黃色指數(shù)試驗(yàn)方法》：
1.黃色指數(shù)—塑料對(duì)國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）標(biāo)準(zhǔn)C光源照射材料，以氧化鎂為基準(zhǔn)的黃色值。黃色指數(shù)以YI表示。
2.本方法測(cè)得的黃色指數(shù)和在日光照射下觀察到的黃色程度能較好地吻合，因而能用于評(píng)價(jià)塑料質(zhì)量和老化程度。透明塑料的透射黃色指數(shù)是厚度的函數(shù)，只有在相同厚度的情況下，才能進(jìn)行比較。
3.本方法所測(cè)得的黃色指數(shù)，如是正值表示材料呈現(xiàn)黃色，負(fù)值則表示材料呈現(xiàn)藍(lán)色。
測(cè)量材料色的三刺激值X、Y、Z，由下式計(jì)算:
— 圖為輔朗實(shí)驗(yàn)室設(shè)備紫外老化試驗(yàn)箱（中）及氙燈老化試驗(yàn)箱（右）
影響黃色指數(shù)的因素
在儀器正常的情況下，只與樹(shù)脂的顏色有關(guān)在實(shí)際的測(cè)量中測(cè)量溫度、濕度是否合適（HG/T 3862-2006：溫度23±5℃；相對(duì)濕度：50±20％）基準(zhǔn)板的校準(zhǔn)是否合乎要求光源是否標(biāo)準(zhǔn)樣品是否均勻，有無(wú)氣，是否被影響。
黃色指數(shù)變化老化試驗(yàn)
實(shí)際生活中，由于產(chǎn)品應(yīng)用的不同，其老化測(cè)試項(xiàng)目及要求各異，有熱氧老化、光氧老化等。以我們過(guò)去的項(xiàng)目為例：
1）某16號(hào)線聲屏障項(xiàng)目黃色指數(shù)變化老化試驗(yàn)測(cè)試要求8000h氙弧燈照射后，黃色指數(shù)變化≤3.0。（測(cè)試執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB/T16422.2-2014、HG/T3862-2006）
※ 其他性能：耐候性執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22040-2008。
2）某汽車塑料玻璃（剛性塑料）天窗、三角窗項(xiàng)目黃色指數(shù)變化老化試驗(yàn)測(cè)試要求綜合執(zhí)行PV3929、PV3930。
熱氧老化：高分子材料都具有各自一定的分子結(jié)構(gòu)，其中某些部位含有弱鍵和缺陷，這些弱鍵和缺陷自然成了塑料老化的突破口，即這些弱鍵和缺陷成為化學(xué)反應(yīng)的起點(diǎn)，并引發(fā)一系列的化學(xué)反應(yīng)，使材料分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而引起這些弱鍵和缺陷發(fā)生反應(yīng)的因素很多，其中熱氧老化為致塑料老化的一個(gè)顯著因素。
光氧老化：就本質(zhì)而言，太陽(yáng)光中的紫外線是導(dǎo)致聚合物光氧降解的根本,聚合物受光的照射，是否引起分子鏈的斷裂，決定于光能和鍵能的相對(duì)強(qiáng)弱。共價(jià)鍵的離解能約160～600kJ/mol，大于這一數(shù)值,才能使鍵斷裂。光的能量與波長(zhǎng)有關(guān),波長(zhǎng)愈短,則能量愈大。日光中短波長(zhǎng)的遠(yuǎn)紫外線 (120～280nm)大部分被大氣層中的臭氧所吸收,照射到地球表面上的是波長(zhǎng)為 300～400 nm的近紫外部分，具有較高的能量，可以切斷聚合物的化學(xué)鍵。聚合物的光老化是在紫外光和氧的參與下進(jìn)行的自動(dòng)氧化反應(yīng)，該過(guò)程也稱為光氧老化。過(guò)氧自由基ROO奪取聚合物上的氫,形成氫過(guò)氧化基團(tuán)ROOH和聚合物自由基R·。聚合物自由基迅速與氧作用，又形成過(guò)氧自由基。如此反復(fù)多次才終止。氫過(guò)氧化物還可能均裂成兩個(gè)自由基，加速氧化。氫過(guò)氧化基團(tuán)引起的鏈的斷裂也是分子量降低的主要原因。
結(jié)語(yǔ)
通過(guò)測(cè)試試樣老化過(guò)程的黃色指數(shù)，用數(shù)據(jù)反映出高分子材料老化的程度，這個(gè)方法是非常簡(jiǎn)便且行之有效的，輔助以其他的測(cè)試方法如羰基指數(shù)法，可以定量評(píng)價(jià)材料老化的變化規(guī)律。
