聚碳酸酯老化行为研究进展

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1、聚碳酸酯老化行为研究进展·发布：2010-1-410:28:27·来源：本站原创·塑料助剂讨论区　　聚碳酸酯(PC)在加工、贮存和使用过程中，由于各种因素的综合影响，逐步发生老化而导致性质变化，物理机械性能变坏，以致最后丧失使用价值的过程称为“老化”。老化引起PC外观、物理性质、机械性能、电性能劣化失效。PC老化失效缩短了制品使用寿命，严重影响使用经济性和环保性，限制应用范围，另一方面,降解后的产物如果不及时回收，会污染环境、危害人类。因此，研究引发PC老化的原因及其微观机理对PC的应用与回收都具有非常重要的意义。　　lPC老化行为的研究　　1．1P

2、C物理老化行为的研究　　在70年代初期，人们发现很多种玻璃态高分子材料在存放过程中，其冲击强度和断裂伸长大幅度降低，材料由延性转变为脆性，而在此过程中材料的化学结构、成份及结晶度等都没有发生变化，这种现象被科学家称为“物理老化”[1]。物理老化是玻璃态高聚物通过链段的微布朗运动使其凝聚态结构从非平衡态向平衡态过渡的弛豫过程，它发生在高聚物的玻璃化转变温度(Tg)和次级转变温度(Tβ)之间，因此与存放的温度有关。由于PC在生产、流通过程中有相当部分时间处于大气自然环境的存放过程中，因此会产生物理老化，影响材料的冲击强度、弯曲强度和延展性能等。　　T．R

3、icco[2]曾探究过PC膜的物理老化性能，而D．Cangialosi[3]通过考察薄膜厚度和熔体冷却速率的影响，提出了描述物理老化过程的微观性状的新观点。由于无水乙二醇在PC材料中聚积于低密度区域(老化区域)，而不是高密度本体，所以，实验首先用无水乙二醇浸渍PC膜，经过处理后再进行分析。研究认为PC膜除了外表面，还存在一个内表面，这个内表面是从过冷态的冷却过程中产生的，它使自由体积中的空穴消失，由于PC膜玻璃化转变的多相性，使材料低密度区域增加，在这些区域自由体积空穴发离，在这个不太分明的表面上，自由体积空穴从PC本体延伸到低密度区域。研究还显示，

4、薄膜厚度和冷却速率在物理老化的动力学中起着重要作用，实验也观察到，冷却过程中产生的存在于PC膜内外表面的自由体积空穴也会消失。　　物理老化对温度有较大的依赖性，C.H.Ho和T.Vu-Khanh[4]用片材（厚度0.25mm）和样条（厚度3.18mm）制样，通过DSC研究了PC物理老化时间、温度等因素对PC断裂性能的影响，考察了断裂行为中的脆化与韧性变化。研究发现，随着老化温度、时间变化，两种成型的PC样品性能的变化趋势相似，因此研究认为，物理老化使脆化与韧性转变的温度提高，并且在分子量较低的PC中的作用更加明显。研究还证实了热老化使PC的活化熵减少

5、，而且这种减少对于分子量较小的PC样品也很明显。　　物理老化对于PC屈服行为屈服动力学有影响。C.HoHuu[5]和LiangB.Liu[6]研究发现物理老化强烈地影响PC的机械性能，经过300小时退火处理后。PC变脆，并且拉伸延长区全部消失。当退火温度在30℃以下时，老化不再明显发生；退火还可以强烈影响PC的焓。孙晓宇[7]研究还认为，增加应力速度对屈服应力的影响与增加老化时间对屈服应力的影响机理并不相同，由于物理老化初期发生的是内应力的松弛，因此可以将物理老化分成二个依次进行的过程：首先是链段通过松弛运动而使得内应力得到松弛，这一过程降低了热流转

6、变温度，然后内应力已经松弛的链段进一肯调整而趋向平衡态，这一过程使得热流转变升高并出现老化峰。孙晓宇等人的研究发现，PC物理老化DSC图谱上能观察到二个热流转变现象，新的热流转变经老化后开始出现于较低的温度，并逐渐向高温移动，最终生成一个较低的转变，只有当降温速率大于某一速率，或在Tg以上淬火时，才能够通过物理老化而产生这一现象，因此，这一现象可以被归结为体系内应力松弛的结果。　　PC材料在经受摩擦或循环作用等物理作用后，屈服强度和弯曲强度(韧性)性能也会因物理老化而产生变化。Y．J．Mergler[8]研究发现随着PC物理老化时间延续，相应的断裂应

7、变减少；如果延长退火时间，相应的屈服应力提高、断裂伸长减少；同时发现PC的屈服强度与(老化)时间不呈线性关系，而是与时间的对数呈线性关系。另外，从理论上讲，一般摩擦系数是恒定的，但实验发现随着负荷和砂纸粗糙度的提高，摩擦系数增加。　　大气自然环境中，PC的物理老化一般是在环境温度下长期存放过程中性能发生变化的过程，在该过程中，虽然PC材料的化学组成和基本结构没有发生改变，但其聚集态结构发生了变化，因此会导致材料力学性能、热性能及介电性能等发生一定的变化，所以PC物理老化失效研究，对PC在大气自然环境下，尤其是室内环境中的各种性能失效规律的了解非常重要

8、。　　1.2PC热氧老化行为的研究　　PC在加工、贮存和应用中，都会与空气接触，在一定温度下，PC会与空气中