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聚碳酸酯也会变老?其中热氧老化最应该重视!

日期:2020年09月18日 来源:上海绿澳新材料科技有限公司

由于优异的力学性能(特别是耐冲击性能)、介电性能、阻燃性及透明性,聚碳酸酯作为结构材料被广泛应用于各种户外工程中,如建筑防护玻璃、高速飞机的挡风天窗等。


然而,长周期户外使用中聚碳酸酯会发生老化,透明性、耐冲击性等指标也会随之下降,影响工程安全,甚至导致严重工程事故。而在聚碳酸酯诸多的老化行为当中,热氧老化行为则是最容易被忽略的。


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聚碳酸酯在加工、贮存和应用中,都会与空气接触,在一定温度下,聚碳酸酯会与空气中的氧发生反应而降解,这种降解就称为热氧降解,因为地球上氧几乎无处不在,因此聚碳酸酯的热氧降解比单纯的热降解普遍得多。


聚碳酸酯的注塑成型温度一般在300℃以上进行,在这样高的加工条件下,会导致聚碳酸酯部分降解。


300℃温度下30分钟,聚碳酸酯的热降解率一般就能达到10%左右,热解所产生的水又引起聚碳酸酯链节中碳酸酯键水解,导致高分子主链断裂降解,从而使聚碳酸酯的宏观性能发生变化。


成型后的聚碳酸酯产品在使用过程中还会经历各种热、氧过程。因此,聚碳酸酯热氧老化后的各种结构变化直接影响其使用性能。


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聚碳酸酯在有氧条件下的降解,主要在聚合物表面进行。开始失重阶段,由碳酸酯醇产生的双酚A量会减少。


但在磷酸盐存在的条件下,二芳基碳酸盐的相对浓度增加。这样,磷酸盐存在时,聚碳酸酯的降解历程首先在离解能弱的键断裂,通过磷酸酯和从聚碳酸酯醇解产生的醇进一步反应,磷酸盐能与聚碳酸酯链形成支链结构,这些结构可能阻碍热和分解产物的质量传递。


聚碳酸酯的热氧老化是由数个同时发生的反应共同作用的结果:聚碳酸酯中的碳酸酯基团的水解;异丙烯基团的氧化;酚基的氧化偶合作用生成联苯结构,联苯结构的存在导致不溶降解物质出现。


对于聚碳酸酯结合型混合物和物理混合物而言,在300℃以上,混合物在脱乙酰作用下与聚碳酸酯分子链反应,从而降低了它们的热稳定性。在物理混合材料中,这种作用效果更加明显。


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应当注意到,现有聚碳酸酯热氧老化行为的研究虽然比较广泛,但是主要集中在高温条件下聚碳酸酯的降解。


然而,许多工程应用并非处在高温条件下,因此也需要注意聚碳酸酯在比较温和条件下的热氧老化过程。

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