PC透明件的溶劑-應(yīng)力開裂行為：環(huán)境老化影響與涂層防護研究.pdf

1、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC）在空天、國防領(lǐng)域的拓展對制品可靠性、穩(wěn)定性提出了更高要求，但PC在制造與使用中，易發(fā)生溶劑應(yīng)力開裂（Environm-ental stress cracking, ESC）失效；服役于嚴(yán)苛環(huán)境下，溫度、輻照、水份等還會加速老化，引起結(jié)構(gòu)性能改變。研究環(huán)境老化與 ESC的共同作用,探討老化誘導(dǎo)的聚合物物理/化學(xué)變化對ESC失效的影響規(guī)律，發(fā)展提升PC耐ESC性能的有效手段，對于深入理解復(fù)雜條件使

2、役PC材料的老化與失效行為具有一定科學(xué)意義，對于高可靠性透明件的制造及服役安全具有重要工程價值。
　　本文重點研究了溫度、短波紫外、熱水等環(huán)境老化后 PC透明件的 ESC失效行為與性能演變?？疾炝颂囟ōh(huán)境下PC老化、降解過程中的物理和化學(xué)機制，以及老化引起的結(jié)構(gòu)性能變化對PC在醇類溶劑中裂紋起始、應(yīng)力松弛及開裂形貌等ESC行為的影響。探討了不同涂層/PC體系的結(jié)構(gòu)性能與ESC行為的關(guān)系，為從表面處理角度改善PC耐ESC性能提供了新

3、途徑。主要工作包括：
　　(1)利用 Sub-Tg溫度下退火加速 PC的物理老化過程，分析了老化誘導(dǎo)的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)演變與耐ESC性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。發(fā)現(xiàn)隨退火時間延長，PC內(nèi)部凝聚纏結(jié)點出現(xiàn)并增多，使得分子排列更為緊密，可減少溶劑對PC的滲透，阻礙裂紋的起始和發(fā)展，使得物理老化后 PC在乙醇中耐 ESC性能有所提升，而且這種提升在較低初始應(yīng)力下更為顯著。
　　(2)研究了短波紫外（UVC）輻照前后PC在不同溶劑中的 ESC行為

4、。結(jié)果表明：輻照引起PC表面活性增強，在極性強、分子小的甲醇中，使得原本較大的溶劑吸收量進一步增加，加劇了整體塑化效應(yīng)與缺陷鈍化作用，使得輻照后PC的ESC開裂程度下降，應(yīng)力松弛速率升高；而PC對極性相對較弱、分子較大的正丙醇幾乎不吸收，老化后 PC在此溶劑中 ESC裂紋增多，主要是由于輻照致缺陷使銀紋起始點增加。隨輻照時間延長，上述ESC行為變化趨勢加劇。
　　(3)研究了熱水老化和ESC共同作用對PC失效行為及性能演變的影響。

5、PC水解引起的分子量下降導(dǎo)致其在正丁醇中的耐ESC性能有所降低；與單純ESC作用后相比，經(jīng)歷了熱水老化和ESC共同作用后，PC的拉伸斷裂伸長率下降更多，出現(xiàn)明顯韌-脆轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，斷面形貌分析表明：ESC引起的表面裂紋和熱水老化造成的內(nèi)部“水泡”缺陷均可作為斷裂源，且存在一定競爭關(guān)系，隨熱水老化時間延長，斷裂源更傾向于從老化造成的內(nèi)部缺陷處出現(xiàn)。
　　(4)研究了表面透明涂層涂覆對PC制品ESC行為的影響。發(fā)現(xiàn)有機硅涂層可有效地改善