为什么热塑性弹性体材料容易表面析出?

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所属分类:弹性体文章

要说热塑性弹性体TPE碰到的最常见的问题,那就是材料表面析出,经常使用塑料的客户会很纳闷,怎么塑料一般表面析出很少,怎么TPE会经常析出呢?这个倒和橡胶有点像!

不过TPE材料的表面析出和橡胶制品表面析出还不是完全一回事情,橡胶制品表面析出主要原因还是受硫化体系的影响,助剂析出是橡胶加工过程中常见质量问题,俗称为“喷霜”,但严格按橡胶工艺学的定义而言,喷霜只是助剂析出的一种形式而不是全部,只不过喷霜是助剂析出最多发问题而已。助剂析出是橡胶加工过程中的未硫化胶(混炼胶或半成品)或硫化胶(成品)因所含助剂浓度过饱和而从橡胶内部迁移至表面的现象。按析出助剂的外观形状归纳,析出主要有3种形式:喷霜、喷蜡、喷油,还有极罕见的喷黑。在实践中,助剂析出有时以一种形式出现,有时以多种形式同时出现。硫化剂、促进剂、防老剂、填充剂等助剂析出在橡胶表面形成一层白色的云雾状或粉末状或结晶状物质,称为喷霜,或称为喷白或喷粉。石蜡、古马隆等蜡状物析出在橡胶表面形成一层蜡膜,称为喷蜡。软化剂、增粘剂、润滑剂等助剂析出在橡胶表面形成一层蓝色的油状物,称为喷油,或称为喷蓝。极端情况下析出炭黑,称为喷黑。还存在“假性析出”现象:本无助剂析出的橡胶制品表面受日光照射而发生氧化反应,表面颜色发生明显变化(如黄铜色或虹色),如同黄色或虹色助剂析出而实质无析出,称为黄变,这需与老化析出区分。

一、TPE材料表面析出的几种类型

TPE材料的表面析出,主要也是分为3种,1. 喷霜,2. 喷蜡,3. 喷油:

  1. 1. 1.其中最常见的是喷霜,热塑性弹性体TPE-S喷霜的主要原因是抗氧剂(防老剂)的析出,严重的情况材料表面明显一层发白,但通常情况下,不触摸不见发白,而只要一触摸就可以发现明显的发白(带粉状),如下图:
为什么热塑性弹性体材料容易表面析出?

TPE材料发白

1.1.2. 而有些情况下,触摸并不会出现发白现象,而是需要用力刮擦,俗称“刮白”,这个通常是因为填料添加过多造成的,并且对填料没有进行良好的表面处理。通常的解决方案有:a.干脆不加填料,b.对填料进行偶联处理,c .对材料表面进行耐刮擦处理。

1.2.1. 常见的喷蜡,也可以说是润滑剂过量,常见的有聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸盐、芥酸等过量,有种情况需要注意的是,对于硅酮母粒(聚硅氧烷)之类,本身倾向于析出到材料表面,与模具接触,添加的量,尽可能的要少。有些蜡之间有些协同作用,而有些则更容易造成析出。

1.2.2. 喷蜡的表现形式,一般不会出现刮白现象,而是会出现发亮的刮痕,当然严重的情况下,反而会发黏的感觉,如果本身材料还有喷霜现象出现,则是又黏又发白。

1.3.1 .喷油的现象,主要是因为材料中充油量过多,在气温过低的情况下,材料增加了结晶度,导致部分在本来分布在非晶区的油迁移到表面来,另外的情况,是反过来,在气温过高的情况下,SBS/SEBS等材料分子增加了运动,降低了锁油能力,导致油也迁移到表面。

1.3.2 .喷油现象的改善,主要是尽可能的让填充油与SEBS/SBS基料相匹配,对于低分子量的苯乙烯类弹性体千万别充过量的油。相对来说填充石蜡油手感更干爽,但是实际上环烷油与SEBS/SBS的相容性更佳。

二、TPE材料造成容易析出的机理

2.1.物理交联点锁油能力较弱

笔者在20年前,曾经遇到TPE-S重叠注塑的手柄套,软料55A,硬料90A,在注塑加工完几天后,硬料的色粉向软料迁移,导致软料颜色发花。这说明TPE-S这种材料,虽然有物理交联点,但如果温度的上升,填充油的加入,导致体系分子的运动远超化学交联的材料,造成整个材料锁油能力低下,对于有些能在油中有一定溶解度的色粉、抗氧剂、润滑剂,则非常容易通过油这个载体而进行迁移。所以,要解决热塑性弹性体TPE-S的析出问题,首要解决的是填充油不能过量,以及填充油与SBS/SEBS的匹配。

2.2.塑料连续相与弹性体相的结晶

通常在SBS/SEBS的存在下,与其配合的塑料相的结晶度是下降的,但是塑料相还是结晶的,如聚丙烯、聚乙烯,尤其是高密度聚乙烯,结晶度相对较高,结晶的材料,会把本来在非晶区,如SEBS/PP的界面,排斥出来。所以,推荐在填充油含量较高的情况下,使用共聚PP和LDPE。

三、热塑性橡胶TPV与TPE-S析出的区别

从热塑性硫化橡胶TPV(PP/EPDM)的结构来看,因为EPDM是化学交联,比较稳定,锁油能力要超过TPE-S,所以相对来说,TPV可以更稳定的容纳抗氧剂、润滑剂、色粉等添加剂,但并不是说TPV可以容纳更多的添加剂,同样,EPDM能接受的填充油,也是有一定的限度,超过这个限度,填充油照样析出。这里大家要注意,当TPE-S与TPV并用时候,千万要注意材料表面析出的问题,因为当TPV与TPE-S并用的时候,TPV中的添加剂会迁移到TPE-S中去,导致TPE-S中的添加剂达到饱和,从而引发析出。比较典型的情况,就是TPV中相对来说会添加比较多的抗氧剂,那么TPE-S与TPV并用,非常容易导致抗氧剂的析出。为此RENPRENE特地推出了一款TPV 1062AN,专门用于与TPE-S的并用,改善TPE-S的手感。

 

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目前评论:3   其中:访客  2   博主  1

    • avatar 回归的森林猫 0

      析出是个头痛事情,牵涉到配方和塑化工艺。

      • avatar 韧科技小编 3

        恭喜本文已被韧科技公众号选中并推送 2018.09.18