聚碳酸酯應(yīng)力開裂分析

1、聚碳酸酯應(yīng)力開裂分析清潔溶劑兼容電話組件隨著電話建設(shè)和維護(hù)操作消除了消耗臭氧層的溶劑，更換電話組件的兼容性問題也隨之而生。其中一個(gè)問題是與經(jīng)常用于終端塊和連接的“工程塑料”的潛在相 互作用。本報(bào)告總結(jié)了溶劑與聚碳酸酯塑料兼容性的研究。實(shí)地調(diào)查表明，電話建造業(yè)仍然大量使用 CFC-113須利J昂）和甲基氯仿（1,1,1- 三氯乙烷）。CFC-113主要用作接觸式清潔劑，而甲基氯仿更廣泛地用作一般清 洗和脫脂溶劑。這兩種溶劑都是第一類消耗臭氧層物質(zhì)，并且根據(jù) 1990年清 潔空氣法和隨后的行政措施，這兩種溶劑正加速淘汰。目的：研究多種不同的溶劑和混合溶劑對聚碳酸酯塑料應(yīng)力開裂的影響。本研究結(jié)果可用

2、于開發(fā)1,1,1-三氯乙烷和CFC-113的目標(biāo)取代物，這些取代物與聚碳酸酯塑 料具有同等或更好的兼容性。過程：使用的聚碳酸酯材料是來自莫貝公司（Mobay Incorporation）的無色透明Makrolon 2600。這款聚碳酸酯材料不易溶于溶劑，顯示出匯好的應(yīng)力開裂，發(fā)展“傳統(tǒng)”的清潔溶劑的趨勢。拿到這款塑料時(shí)是1/8英寸厚的注塑板，需切成2?英寸x ?英寸的條狀，然后在空氣循環(huán)烤箱中用 120° C鍛燒24小時(shí)，以便準(zhǔn) 備測試。樣品在一個(gè)三點(diǎn)式的夾具中彎曲，這個(gè)夾具是從參考1中所描述的夾具修改而來的。（見圖1）。應(yīng)變百分比E,對應(yīng)條X的厚度T,和夾具的曲率半徑R,使用公式如

3、下:（見參考2）。E (%) = T / 2R+T x 100夾具由兩根相距2英寸的柱子和一個(gè)把聚碳酸酯條彎曲成弓形（應(yīng)力）的機(jī)械螺絲組成。用微測儀測量聚碳酸酯條的偏轉(zhuǎn)度。推進(jìn)螺絲在塑料的外表面產(chǎn)生一個(gè)曲率半徑（R）。（見圖1）。位移，d,對應(yīng)夾具的曲率半徑，R:圖#1三點(diǎn)式彎曲夾具使聚碳酸酯條形成弓形（應(yīng)力）不同位移，d的應(yīng)變計(jì)算如下位移密耳,d%應(yīng)及百分比，E160.2240.3400.5570.7730.9981.2介紹幾種不同的方法來評定聚碳酸酯對溶劑的化學(xué)抗性，或者反過來說，評定溶劑對聚碳酸酯的作用。參考1,推薦通過/失敗測試。在0.5%ffi更低的應(yīng)變下 能引起樣品應(yīng)力開裂的溶劑，

4、都不能通過測試。參考 2使用以下來描述聚碳酸 酯對溶劑的化學(xué)抗性。a）抗性-應(yīng)變限值1.2%或以上不開裂。b）有限抗性-應(yīng)變限值0.6%至1.0%不開裂。c）無抗性-應(yīng)變限值0.4%或更低不開裂?！皯?yīng)變限值”是不發(fā)生應(yīng)力開裂的最大應(yīng)變百分比。 看來，對于必須接觸聚碳酸 酯的溶劑來說，至少0.5到0.6%的應(yīng)變限值是可取的。然而，本研究比較了清 潔劑，與現(xiàn)場部作用i際性能沒有直接關(guān)系。應(yīng)用方法的結(jié)果：在聚碳酸酯應(yīng)力開裂測試要考慮的另一個(gè)變量是“溶劑應(yīng)用方法”。在一組實(shí)驗(yàn) 中，通過擦拭、噴灑和浸泡的方法,在應(yīng)力（0.5%）的聚碳酸酯條上使用某些清潔 溶劑。所有這些方法都模擬了現(xiàn)場可能的接觸程度。下

5、面的圖2總結(jié)了測試結(jié)果。在接下來的研究中，選擇浸泡15分鐘后風(fēng)干（不用水沖洗或機(jī)械烘干）作為首選的測 試方法。數(shù)據(jù)表明，這是最嚴(yán)格的測試方法，應(yīng)該在最困難的現(xiàn)場暴露條件下保 守預(yù)測結(jié)果。15分鐘浸泡也是最有效和可重復(fù)的方法。應(yīng)用方法溶劑（E = 0.5%） _噴灑擦拭浸泡三氯乙烷240Polywater?配方I6104環(huán)煌684Polywater?配方J10108等級:0-聚碳酸酯溶解 2 -條狀立即裂成兩塊4 -嚴(yán)重開裂-約1/3的表面6-輕微開裂或表面開裂8 -非常輕微的裂縫-1-2表面裂縫 10 -聚碳酸酯沒有影響各種溶劑應(yīng)變限值結(jié)果：各種不同溶劑的應(yīng)變限值結(jié)果如圖 3所示。引用的溶解度

6、參數(shù)來自于溶劑文獻(xiàn)。在溶劑混合的情況下，用每種溶劑的加權(quán)算術(shù)平均值 （克）來計(jì)算溶解度的參數(shù)。研究結(jié)果表明：1 .令人驚訝的是，常用的1,1,1-三氯乙烷（也被稱為B型清潔劑）是一種侵 略性的，能使聚碳酸酯應(yīng)力開裂的物質(zhì)。如果目標(biāo)是用產(chǎn)生低應(yīng)力開裂的 物質(zhì)來取代三氯乙烷，那么有很多選擇。2 . CFC-113不是一種具有侵略性的應(yīng)力開裂物質(zhì)，在15分鐘的浸泡測試中， 它的反應(yīng)速率為0.7%。3 .混合溶劑可以合成，以滿足現(xiàn)有的聚碳酸酯應(yīng)力開裂的電話標(biāo)準(zhǔn)。止匕外， 在高于這些標(biāo)準(zhǔn)（高達(dá)1.0%）的應(yīng)變水平下，可以合成對聚碳酸酯沒有影 響的溶劑。溶劑希力、德布三德 溶度參數(shù)應(yīng)變限值百分比Polyw

7、ater?酉己方 A7.0-7.3>0.9Polywater?配方 B7.2*>0.9Polywater?配方 C7.4>0.9Polywater?酉己方 D7.5>0.9Polywater?配方 E7.6*0.7Polywater?酉己方 F8.0*0.5環(huán)燒8.1 -8.60.3環(huán)燒8.20.7商用配方70.7Polywater?酉己方 G70.5鹵化溶劑A7.0*0.7鹵化溶劑B8.2*0鹵化溶劑C7.4*<0.3鹵化溶劑D8.2*0鹵化溶劑E1,1,1-三氯乙烷8.50Polywater?酉己方 H0.7含氧溶劑A8.40含氧溶劑B8.90含氧溶劑C9.1

8、0含氧溶劑D9.90含氧溶劑E10.00含氧溶劑F11.40.7含氧溶劑G12.0*0.5含氧溶劑H14.50.7含氧溶劑I10.9*0Polywater?配方 I11.0*0.3Commercial 配方7<0.3Polywater?配方 J水溶乳液70.3Polywater?配方 K 水基70.5商用配方 水基70.9表#3*預(yù)計(jì)討論-溶解度參數(shù)關(guān)系：圖1顯示了各種溶劑和混合溶劑的溶解度參數(shù)與聚碳酸酯發(fā)生應(yīng)力開裂的最小應(yīng)變百分比之間的關(guān)系。溶解度參數(shù)定量和預(yù)測有機(jī)材料的分子溶劑性質(zhì)。 在以 往的研究中，溶解度參數(shù)被用來預(yù)測密封劑與聚碳酸酯 3的兼容性。將這一理 論推廣到各種溶劑和混合

9、溶劑中似乎是有效的。數(shù)據(jù)表明，溶解度參數(shù)是預(yù)測聚 碳酸酯應(yīng)力開裂最大應(yīng)變限值百分比的有效指標(biāo)。A_En 匚rois %Solubilit/Parameter圖#161據(jù)報(bào)，聚碳酸酯的溶解度參數(shù)為 9.3至10.3。Makrolon 2600對溶解度參數(shù)在8.0到11.2之間的溶劑似乎特別敏感（應(yīng)變限值百分比小于0.5）。非極性溶劑4由于具有較強(qiáng)的分子間作用力，溶解度參數(shù)最有意義。我們認(rèn)為 這反映在酒精和其他極性溶劑的聚碳酸酯應(yīng)力開裂結(jié)果的高變度上（溶解度參數(shù) 大于11.2） 0 1,1,1-三氯乙烷，溶解度參數(shù)為8.5,被發(fā)現(xiàn)可以溶解聚碳酸酯。三氯乙烯的使 用可能沒有明顯的效果，只是因?yàn)檎舭l(fā)速

10、度快，接觸時(shí)間短?？梢灶A(yù)知的是，任 何與三氯乙烷的長時(shí)間接觸，如溶劑浸透的抹布，都會對聚碳酸酯產(chǎn)生影響?？梢赃x擇或者單獨(dú)配出一種清潔劑來減少聚碳酸酯應(yīng)力開裂的可能性。然而，這種方法并沒有考慮溶劑的“清潔效果”。清潔劑的功效與它的溶解度參數(shù)以及被 清洗或溶解的物質(zhì)的溶解度參數(shù)直接相關(guān)。我們相信，與聚碳酸酯溶解度相同的油脂或污染物 （8.0 - 11.2）將引起最大的顧 慮。要去除這種污染物，可能需要使用一種可能導(dǎo)致應(yīng)力開裂的溶劑。然而，如 果不去除油脂，油脂本身會導(dǎo)致應(yīng)力開裂。當(dāng)最終使用要求清潔劑的溶解度參數(shù)在 8.0 - 11.2 范圍內(nèi)時(shí)，正確的清潔技術(shù) 需要使用最少的溶劑清潔劑，并用干凈的干燥毛巾擦拭,以減少接觸時(shí)間。溶劑的選擇應(yīng)同時(shí)基于其清潔效率和與周圍部件和材料的兼容性。當(dāng)兩者發(fā)生沖突時(shí)，建議對最終部件、特定污染物和各種清潔方法進(jìn)行更詳細(xì)的測試。更詳細(xì)的產(chǎn)品文獻(xiàn)可查看美國“ Polywater SpliceMaster?清潔產(chǎn)品系列。致電或?qū)懶旁儐柧唧w問題。編制：Sheri Dahlke -產(chǎn)品開發(fā)的化學(xué)家參考:1貝爾通信研究，黃蜂和黃蜂噴射技術(shù)參考，TR-620-23352-84-03，第1期，1984年8月，第5.4節(jié)B、C和D部分。2莫貝公司，塑料和橡膠分部，未增強(qiáng)熱塑性