熱老化性能
DIN53391規定了熱老化性能的測試方法。它和前面所述的那些測試方法的不同點在于,測定是在高溫作用后再長時問于常溫下靜置后進行的。
通過此試驗可以斷定,薄膜在多高溫度下和多長時間的作用后會開始發生熱老化作用,即開始發生不可逆的性能變化。熱老化性能以溫度表示,如75、90、105、120、140、160和180℃等。
測定以1、2、4、8和16周作為階期。通過對比,可看出若干性能,如斷裂強度、斷裂延伸率、硬度、重量、質量、耐曲折強度等所發生的變化。老化是在熱烘箱中進行。試驗結果最好用曲線表現出來,從曲線上可看出性能發生不可逆變化時的溫度。我們要求通過熱老化試驗去判斷聚氯乙烯薄膜在高溫連續作用下是否能滿足使用要求。
聚氯乙烯薄膜象所有熱塑性塑料一樣,在短時間內受到高溫作用就會出現斷裂強度下降和延伸率升高的現象。故聚氯乙烯薄膜在高溫下的使用范圍是很窄的。
在加熱靜置過程中,性質發生不可逆變化可由于分子鏈間發生滑動、鏈分解以及增塑劑遷移或分解、穩定劑消耗等原因引起。
長時間熱老化會使聚氯乙烯薄膜發生下述變化。
1、硬質聚氯乙烯薄膜變脆
硬聚氯乙烯薄膜(特別在含有抗沖擊性組分時)常在溫度超過60~80℃進行熱老化后會變脆。因此,其耐搓揉、耐曲拆次數、耐寒性、斷裂延伸率和抗沖擊強度會在溫度恢復到常溫后急劇下降。這種變脆現象在室溫下經長時間作用后亦會出現,故試驗所取得的結果對于判斷抗沖擊性硬質薄膜的使用性能來說,具有重要的參考價值。
2、軟質聚氯乙烯薄膜中增塑劑揮發
軟質聚氯乙烯薄膜在恒溫櫥中(環境介質為空氣)放置長時間后,所含增塑劑會揮發損失。我國進行聚氯乙烯薄膜加熱損失率的測定方法如下(詳見SG75-73)。
裁取40 x60毫米的試樣三片、在盛有無水氯化鈣(或硅膠)的干燥器中放4小時,取出后準確稱量,然后放進100℃的烘箱中保持6小時(不鼓風)。從烘箱中取出試樣,放入干燥器內冷卻至室溫,再稱其重量。
加熱損失率計算公式:
取三片試樣測定結果的算術平均值。
準確測定增塑劑揮發性的方法是使用訣速水分測定儀。無論是原料生產或是薄膜生產者均是使用這種方法。
把規格為50*50毫米的薄膜試樣置于容積為250厘米3“的玻璃瓶中,用一軟木塞塞上。然后將談瓶放到溫度’為105℃的烘箱中去。經24~72小時后將瓶子取出并觀察玻璃瓶內壁是否結有增塑劑霧膜,若增塑劑的揮發性很大,則會出現上述霧膜。
大部分用于生產軟聚氯乙烯薄膜的增塑劑的揮發性比較小,以致于在室溫情況下,即使經過長時間也只不過揮發出微不足道的量而已。
但在生軟聚氯乙烯薄膜和人造革時,也有人使用一些揮發性較大的增塑劑以幫助改善成糊性能和凝膠作用,例如苯二甲酸二丁酯。此增塑劑殘留在聚氯乙烯薄膜中會影響制品的性能。
目前生產的聚氯乙烯薄膜的揮發性,一般能滿足使用要求,但當用作夏天戶外復蓋薄膜、電器取暖器外套薄膜等時,尚不能完金滿足要求。
當使用溫度超過50~60℃時,若要求在長期使用的情況下不出現揮發,則使用單體型增塑劑就不能完全滿足要求,此時需要部分或全部使用聚合型增塑劑。從圖3一42可以看出單體型增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯和聚合型增塑劑聚己二酸酯105℃時的揮發損失情況。
3、熱老化的影響
熱老化對聚氯乙烯薄膜的影響直接表現在鏈斷裂、分解產生氯化氫、增塑劑揮發或分解等方面,這會導致出現下列現象:硬度和脆性增加,耐沖擊強度和耐寒性下降,耐揉曲和曲折強度下降,斷裂強度下降約1/3,斷裂伸長率亦下降約1/3,表面會有增塑劑析出和結膜現象,薄膜變色和電性能下降。
除薄膜本身會發生這些變化外,薄膜二次加工制品中還可能出現下列情況:焊縫開焊,粘合縫脫膠。
4、熱老化快速測定法
將聚氯乙烯薄膜用于二次加工時,需要進行熱老化試驗,以確定薄膜發生不可逆變化的溫度范圍,據此還可以粗略地估計出在常溫下長時間使用時,薄膜性能可能出現的變化。在室溫下薄膜也會老化,但速度較慢,常需要經過成月或成年的時間才為人們所覺察。為了在允許的試驗時問內 (幾天至幾周)判斷出薄膜的情況,特別在50~70℃的高溫下使老化速度加快。此溫度下,老化速度可加快約4~10倍。
試驗溫度不能過高,不能超過80℃,因為在過高的溫度下會發生在室溫下根本不會或只是極慢地發生的反應。選擇上述溫度的原因在于,70~80℃是聚氯乙烯脆折溫度的過渡區。在此溫度范圍以上,材料性能將發生突變。
用熱靜置快速試驗法不僅可以估計薄膜在常溫下性能的變化情況,而且還可測得該薄膜和其它薄膜或材料(例如木材、金屬、紡織品、紙、皮革、泡沫材料、油漆、橡膠、塑料等)的復合性能,在粘合或焊接時,此性能顯得尤為重要。
熱老化試驗結果一也可在判斷聚氯乙烯薄膜耐光和耐候性時作參考,因為它們的部分反應也是由于熱作用引起的。
進行熱老化試驗時(不論是采用哪種方法),.一定要用一已知性能的樣品作為對比樣品一起進行試驗。