為什么熱塑性彈性體材料容易在表面析出?
要說熱塑性彈性體TPEZ常遇到的問題就是材料表面的沉淀,經常使用塑料的客戶會疑惑為什么一般情況下塑料表面很少沉淀,為什么TPE經常沉淀。這有點像橡膠!
但是,TPE材料的表面沉淀和橡膠制品不是一回事。橡膠制品表面析出的主要原因是硫化體系的影響。添加劑的析出是橡膠加工中常見的質量問題,俗稱“噴霜”。但嚴格來說,按照橡膠工藝的定義,霜噴只是添加劑沉淀的一種形式,而不是全部,除了霜噴是添加劑沉淀Z常見的問題。輔助沉淀是未硫化橡膠(混煉膠或半成品)或硫化橡膠(成品)由于輔助濃度過飽和而從橡膠內部向表面遷移的現象。根據沉淀添加劑的外觀形態,沉淀主要有三種形式:霜噴、蠟噴、油噴和罕見的黑噴。在實踐中,添加劑的沉淀有時以一種形式出現,有時同時以多種形式出現。硫化劑、促進劑、防老劑、填充劑等添加劑在橡膠表面沉淀形成一層白色云狀或粉狀或結晶物質,稱為霜噴,或白噴或粉噴。石蠟、古馬隆等蠟沉淀在橡膠表面形成蠟膜,稱為噴蠟。軟化劑、增粘劑、潤滑劑等添加劑在橡膠表面沉淀形成一層藍色的油,稱為噴油或噴藍。情況下會析出炭黑,稱為噴黑。還有一種“偽沉淀”現象:沒有添加劑沉淀的橡膠制品表面被陽光氧化,表面顏色發生明顯變化(如黃銅色或彩虹色),就像黃色或彩虹色的添加劑沒有實質性沉淀而沉淀出來,這種現象稱為發黃,需要與老化沉淀相區別。
1.TPE材料表面的幾種沉淀
TPE材料的表面析出主要分為三種類型:1。噴霜,2。噴蠟和3。噴油:
1.1.其中以蒙砂Z為常見。熱塑性彈性體TPE-S結霜的主要原因是抗氧劑(抗氧化劑)的析出。嚴重的情況下,材料表面有明顯的白色,但一般情況下,不摸是看不出來的,但只要摸一下就能發現明顯的白色(有粉)。
1.1.2.但在某些情況下,觸摸并不會導致泛白,而是需要用力刮,俗稱“刮白”,這通常是由于添加了過多的填料,且填料沒有經過適當的表面處理。通常的解決方案是:a .完全不加填料,b .填料的偶聯處理,c .材料表面的耐刮處理。
1.2.1.常見的噴蠟也可以說是潤滑劑過量,如聚乙烯蠟、硬脂酸、硬脂酸鹽、芥酸等過量。在某些情況下,需要注意的是,硅母料(聚硅氧烷)本身容易沉淀在材料表面并與模具接觸,添加量應盡量少。一些蠟有一些協同效應,而另一些更容易沉淀。
1.2.2.一般噴蠟的表現形式不會出現白色劃痕,而是閃亮的劃痕。當然,嚴重的時候會感覺黏黏的。如果材料本身有噴霜,會粘粘的,呈白色。
1.3.1.噴油現象主要是因為材料中充油過多。當溫度過低時,材料的結晶度增加,導致一些原本分布在非晶區的油向表面遷移。另一方面,當溫度過高時,SBS/SEBS等物質的分子運動增加,降低了鎖油能力,導致油向地表遷移。
1.3.2.噴油現象的改善主要是填充油盡量與SEBS/SBS基材匹配,不要用過量的油填充低分子量的苯乙烯彈性體。相對而言,填充石蠟油感覺更干燥,但實際上環烷基油與SEBS/SBS的相容性更好。
二、TPE材料易沉淀的機理
2.1.物理交聯點鎖油能力弱。
二十年前,筆者曾經遇到過TPE-S重疊注塑的手柄蓋,軟料,硬料90A。經過幾天的注射處理后,硬材料的墨粉遷移到軟材料上,導致軟材料的顏色暈染。這說明TPE-S是有物理交聯點的,但是如果溫度升高,加入填充油,體系的分子運動會遠遠高于化學交聯的材料,導致整個材料的鎖油能力較低。對于一些在油中有一定溶解度的調色劑、抗氧化劑、潤滑劑,通過油的載體是非常容易遷移的。因此,要解決熱塑性彈性體TPE-S的沉淀問題,首先要解決的是填充油不能過量,填充油要與SBS/SEBS匹配。
2.2.塑料連續相和彈性體相的結晶
通常在有SBS/SEBS存在的情況下,塑料相的結晶度降低,但塑料相仍然是結晶的,如聚丙烯、聚乙烯,尤其是高密度聚乙烯,結晶物質會排斥原本處于非晶區的界面,如SEBS/PP,因此在填充油含量較高的情況下,建議使用共聚PP和LDPE。
三、TPV與TPE-S沉淀熱塑性橡膠的區別
從熱塑性硫化膠TPV(PP/EPDM)的結構來看,由于EPDM是化學交聯的,相對穩定,其鎖油能力高于TPE-S,TPV可以更穩定地容納抗氧劑、潤滑劑、色粉等添加劑,但不代表TPV可以容納更多的添加劑。同樣,EPDM能接受的填充油也有一定的限度。超過此限制后,填充油仍會沉淀。這里大家要注意TPE-S和TPV一起使用時的材料表面析出問題,因為TPV和TPE-S一起使用時,TPV的添加劑會遷移到TPE-S中,導致TPE-S中的添加劑飽和,從而導致析出。典型的情況是TPV中會加入相對較多的抗氧化劑,所以TPE-S和TPV的結合很容易導致抗氧化劑的沉淀。為此,RENPRENE專門推出了一款TPV 1062AN,專門用于與TPE-S的結合,提高TPE-S的手感
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