TPE(热塑性弹性体)的断裂受多种因素影响,这些因素可归纳为材料本身特性、加工工艺、使用环境及外力作用四大类。以下是具体分析:
一、材料本身特性
分子结构与组成
硬链段与软链段比例:TPE由硬链段(如聚苯乙烯)和软链段(如丁二烯或氢化丁二烯)组成。硬链段比例过高会导致材料脆性增加,软链段比例过高则可能降低强度,两者失衡易引发断裂。
分子量分布:分子量过低或分布过宽会降低材料的韧性和抗冲击性,增加断裂风险。
添加剂与填料:增塑剂、润滑剂等添加剂可能削弱分子间作用力;无机填料(如碳酸钙)若分散不均,会形成应力集中点,导致断裂。
配方设计缺陷
相容性差:若硬链段与软链段相容性不佳,材料内部易出现相分离,降低整体性能。
抗氧化剂不足:长期使用或高温环境下,材料易氧化降解,导致分子链断裂。
二、加工工艺问题
注塑/挤出工艺参数不当
温度控制:
熔体温度过高:导致材料热降解,分子链断裂,降低强度。
模具温度过低:材料冷却过快,内部应力无法释放,易产生裂纹。
注射速度与压力:
注射速度过快:材料在模具内流动不均匀,形成湍流或涡流,导致内部缺陷。
保压压力不足:制品收缩不均匀,产生内应力,增加断裂风险。
冷却时间不足:制品未完全固化即脱模,易变形或开裂。
模具设计缺陷
流道与浇口设计:流道过长或浇口尺寸过小会导致材料填充不足,形成薄弱区域。
脱模斜度不足:制品脱模时受摩擦力作用,表面易划伤或内部产生微裂纹。
后处理不当
热处理不足:未通过退火处理消除内应力,材料在长期使用中易发生应力开裂。
表面处理缺陷:喷涂、电镀等表面处理工艺可能掩盖内部缺陷,或因处理不当引入新应力。
三、使用环境因素
温度影响
低温脆化:TPE在低温下分子链运动受阻,韧性下降,易发生脆性断裂。
高温老化:长期高温环境导致材料氧化降解,分子链断裂,强度降低。
化学腐蚀
接触强酸、强碱或有机溶剂:材料可能发生溶胀、溶解或化学降解,导致性能下降。
油污污染:某些TPE(如SEBS基)对油类敏感,长期接触可能膨胀或软化。
紫外线与臭氧
户外长期暴露:紫外线引发光氧化反应,臭氧加速材料老化,导致表面龟裂或内部断裂。
湿度与水解
高湿度环境:某些TPE(如TPU)可能吸湿,导致水解降解,分子链断裂。
四、外力作用与使用条件
静态载荷
长期承载:超过材料屈服强度的持续载荷会导致蠕变变形,Z终引发断裂。
应力集中:制品设计中的锐角、缺口或孔洞易形成应力集中,降低断裂韧性。
动态载荷
疲劳断裂:反复弯曲、拉伸或压缩导致材料内部微裂纹扩展,Z终断裂。
冲击载荷:高速冲击可能超过材料抗冲击强度,引发脆性断裂。
安装与使用不当
过度拉伸或压缩:超出材料弹性*限的变形会导致长久损伤。
摩擦与磨损:长期摩擦可能磨损表面,降低局部强度,引发裂纹。
五、其他因素
储存条件
长期堆压:材料受压变形,内部结构破坏,影响性能。
光照与高温储存:加速材料老化,降低断裂韧性。
回收料比例
再生料掺杂:回收料分子链可能已降解,掺杂比例过高会显著降低材料强度。
解决方案建议
优化材料配方:调整硬链段与软链段比例,选择相容性好的添加剂,加强抗氧化设计。
改进加工工艺:严格控制温度、压力和冷却时间,优化模具设计,加强后处理(如退火)。
改善使用环境:避免恶劣温度、化学腐蚀和紫外线暴露,必要时进行表面防护处理。
合理设计制品:减少应力集中点,优化结构以分散载荷,避免过度变形。
加强质量控制:严格检测原料性能,监控加工过程参数,确保制品质量稳定。
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