聚碳酸酯的分层开裂及变色的失效机理分析

摘要

聚碳酸酯(PC)是一种重要的高性能工程塑料，它自1938年第一次合成出迄今已有70年的历史。随着工业的发展，对聚碳酸酯的需求量越来越高，聚碳酸酯工业保持着稳定快速的发展，性能不断提高，新的应用领域不断拓展，其产量也随之不断增加。尤其在中国，许多大型跨国企业纷纷在华开设分支机构，国内生产聚碳酸酯的企业也如雨后春笋涌现出来。在聚碳酸酯工业蓬勃发展的背后，问题也随之而来。塑料的失效是困扰其发展的一个大问题，只有很好地解决了失效问题，才能更好地使用。因此，失效问题的研究是聚碳酸酯工业发展的一个非常关键的课题。在本文中，我们主要分析研究了聚碳酸酯在生产使用过程中常见的两个问题：开裂和变色。 通常情况下，开裂在层状材料及多相共混材料中较常见，也有很多文献发表，但对于单相材料的分层开裂研究还未见报道。为了揭示单相材料分层开裂的根本原因，并找到解决提高的办法，本文针对分层开裂的单相结构改性聚碳酸酯，运用扫描电子显微镜、红外光谱、热机械分析、气相色谱质谱连用仪等仪器进行了仔细的分析，发现单项材料的开裂与常见的开裂不同，是一种分层开裂现象。经过进一步的分析得出结论：单相聚碳酸酯分层开裂的主要原因是分子结构的改变，使得分子链在高剪切应力条件下易取向分层排列，由于层间作用力较弱，因此在外力和化学应力的作用下易分层开裂。此外，本文还讨论了单相材料分层开裂的预防措施：优化加工条件，改进模具设计等。这一发现不仅填补了分层开裂分析领域的空白，对实践也具有很好的指导意义。 塑料在加工过程中的变色情况并不多见，由于颜料在塑料材料中的使用量通常较少，因此对颜料及变色的分析比较困难。本文针对聚碳酸酯变色情况作了一系列的分析，以求找到失效的根本原因。对变色材料的研究主要集中在基体材料、颜料、污染及分解等几个方面。本文运用了多种分析方法，如液相色谱、紫外可见光谱、薄层层析色谱、差示扫描热分析等，对失效样品及对比样品做了大量详细的表征分析，并模拟加工条件重现了聚碳酸酯的热历史，最终找到了导致变色的根本原因：加工温度过高使得及颜料出现分解以及颜色污染。最后提出了改进措施：控制加工条件，减少污染，尽量减少回收料的使用。这一发现加强了聚碳酸酯塑料变色的分析能力，对于今后类似的变色问题的研究有较高的指导意义，同时也对生产实践有较强的指导意义。

目录

声明

摘要

第一章 概述

1.1引言

1.2聚碳酸酯的发展与应用

1.2.1聚碳酸酯的发展前景

1.3塑料的应用环境、失效种类及导致失效的原因

1.3.1塑料设计要素

1.3.2塑料失效的种类及原因

1.4本课题研究内容、目的和意义

1.4.1结构改性聚碳酸酯电脑键盘分层开裂机理研究

1.4.2紫色聚碳酸酯红外遥感窗变色问题研究

第二章 实验方法及原理

2.1红外光谱分析原理(FTIR)

2.2电子扫描显微镜原理(SEM)

2.3热机械分析原理(TMA)

2.4气相色谱质谱联用分析原理(GCMS)

2.5光学显微镜分析原理(OM)

2.6高效液相色谱分析原理(HPLC)

2.7紫外可见分光光度法分析原理(UV-Vis)

2.8薄层层析色谱原理(TLC)

2.9热失重分析原理(TGA)

2.10差示扫描量热法分析原理(DSC)

2.11凝胶渗透色谱法分析原理(GPC)

2.12注塑成型工艺

2.13颜色与吸收光谱的关系原理

第三章结构改型聚碳酸酯分层开裂机理研究

3.1国内外对分层开裂的研究情况

3.2实验部分

3.2.1实验仪器

3.2.2失效情况概述

3.2.3扫描电子显微镜观察(SEM)

3.2.4红外光谱分析(FTIR)

3.2.5热机械分析(TMA)

3.2.6气相色谱-质谱联用分析(GCMS)

3.3结果和讨论

3.3.1扫描电子显微镜分析(SEM)

3.3.2红外光谱分析(FTIR)

3.3.3热机械分析(TMA)

3.3.4气相色谱-质谱联用分析(GCMS)

3.3.5结论

3.4失效机理讨论

3.5性能改进措施讨论

3.5.1调节注塑参数

3.5.2改进模具设计

3.5.3改进配方设计

第四章紫色聚碳酸酯红外遥感窗变色机理研究

4.1仪器设备

4.2失效情况描述

4.3实验方法

4.3.1基体树脂分析

4.3.2污染分析

4.3.3颜色分析

4.3.4降解分析

4.3.5模拟试验

4.4结果与讨论

4.4.1基体树脂分析

4.4.2污染分析

4.4.3颜色分析

4.4.4降解分析

4.4.5模拟试验结果

4.5结论

4.6改进措施讨论

第五章总结

参考文献

发表文章

后记