鋁薄片產(chǎn)品已被用于塑料工業(yè)的各種成品中。隨著應(yīng)用類型擴(kuò)展到戶外使用，需要更多關(guān)于這些產(chǎn)品的耐候性和結(jié)果完整性的信息。雖然公認(rèn)鋁片(本身)不會(huì)受到老化的很大影響，但是對(duì)于使用這些顏料的暴露材料的最終物理性能還沒(méi)有進(jìn)行太多的討論。
這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是幾種鋁片產(chǎn)品的使用，這些產(chǎn)品與不同的聚合物混合，并置于暴露和未暴露的條件下。變量包括顆粒大小、遞送形式和類型、濃度、紫外線穩(wěn)定劑添加和選擇的聚合物。ASTM拉伸棒和夏比棒被模塑用于各種試驗(yàn)，每組的樣品暴露于加速老化。在規(guī)定的時(shí)間和條件設(shè)定后，測(cè)試所有樣品的夏比沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率。比較暴露和未暴露樣品的測(cè)試結(jié)果，以確定模制聚合物加速老化的基本趨勢(shì)。
記錄的數(shù)據(jù)揭示了有趣的信息。在一些觀察到的情況下，鋁片可以被認(rèn)為是防止加速老化條件的一種方法。因此，這一特征潛在地為這種顏料提供了附加值。
關(guān)于鋁顏料的使用，外觀和功能是關(guān)注的問(wèn)題，因?yàn)樗鼈兪鞘褂娩X薄片產(chǎn)品的主要原因。美學(xué)上的變化可以通過(guò)模擬或自然的方式暴露在老化環(huán)境中，并確定顏色的變化來(lái)檢查。對(duì)于油漆中使用的鋁片產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。同樣，對(duì)老化對(duì)模制件顏色的影響也進(jìn)行了研究。這些報(bào)告中的數(shù)據(jù)涉及色彩偏移或膠片完整性。然而，老化對(duì)使用鋁顏料的模制塑料的物理性能的影響還沒(méi)有被廣泛檢查或公布。
已經(jīng)提出了一種關(guān)于這些情況的機(jī)制和潛在結(jié)果的理論。有人認(rèn)為薄片材料可以反射光線，防止零件內(nèi)部受損。聚合物的任何分解只會(huì)發(fā)生在表面層。這也表明中間聚合物可能受到兩次影響，一次在進(jìn)入時(shí)，另一次在反射時(shí)。
出于簡(jiǎn)單性、資源可用性的目的，以及為進(jìn)一步的努力創(chuàng)造一個(gè)簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)，變量的選擇范圍縮小了。所涉及的材料是根據(jù)處理、一般用途和范圍的原因選擇的。資源和設(shè)備僅限于可用的和可以隨時(shí)使用的。所用設(shè)備的培訓(xùn)和技術(shù)是基本的，有時(shí)會(huì)進(jìn)行修改，以保持研究的簡(jiǎn)單和簡(jiǎn)短。此外，所看到的數(shù)據(jù)為未來(lái)的研究提供了一個(gè)起點(diǎn)。基于這里觀察到的結(jié)果，可以改變和選擇所使用的任何變量。
鋁片產(chǎn)品被制造成各種顆粒尺寸，并通過(guò)激光散射測(cè)量其各自的平均顆粒尺寸D(50)進(jìn)行分類。這種顆粒尺寸的趨勢(shì)是尺寸與不透明度的反比關(guān)系:D(50)越低，不透明度越高。在本研究中，通過(guò)選擇兩種具有明顯不同尺寸(14微米和45微米)的薄片類型來(lái)檢驗(yàn)該特征。理論上，更小的薄片尺寸應(yīng)該提供更好的覆蓋，因此可以提供更好的保護(hù)。
以相關(guān)的方式，檢查鋁制品的裝載水平。每種聚合物的濃度分別為1%、3%和5%。選擇這些水平是因?yàn)樗鼈冊(cè)诿缹W(xué)和功能應(yīng)用中都是常見(jiàn)的。通過(guò)負(fù)荷的變化，可以觀察到濃度與給定保護(hù)水平的關(guān)系。
還考慮了薄片的輸送形式。出于安全考慮，不建議將干鋁顏料和基于礦油精的產(chǎn)品添加到塑料加工中。研究了固體載體，因?yàn)樗鼈兡軌蛴糜诟鞣N樹脂，并且使用了相應(yīng)于3%鋁片的負(fù)載水平。行業(yè)中兩種常見(jiàn)的載體類型(0.75%的丙烯酸樹脂；和1.28%的PE蠟)作為添加劑質(zhì)量和通過(guò)加入的鋁片產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)。由于不相容性，丙烯酸樹脂沒(méi)有用于涉及聚丙烯的試驗(yàn)。此外，由于一些加工問(wèn)題，此時(shí)沒(méi)有研究液體載體的使用。
研究中包括一種紫外線穩(wěn)定劑，以確定其與鋁顏料、載體和未填充樹脂相比的保護(hù)水平。與載體添加劑一樣，穩(wěn)定劑僅在一種負(fù)載水平(0.5%)下使用。紫外線穩(wěn)定劑是在原始樹脂和14微米薄片類型和載體中復(fù)合而成的，用于單獨(dú)系列中的每種聚合物。
所選的聚合物領(lǐng)域被縮小到三種用于戶外產(chǎn)品的常見(jiàn)類型:聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)。聚丙烯代表聚烯烴材料；聚碳酸酯，作為基于一種單體類型的工程樹脂；和ABS作為共聚物(三元共聚物)工程樹脂。每種塑料都通過(guò)填充和未填充試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試。
最后，使用QUV紫外光冷凝老化試驗(yàn)箱UVB 313B光和100%濕度循環(huán)加速老化，并根據(jù)ASTM D4329進(jìn)行建模。由于本研究的重點(diǎn)是確定塑料老化暴露的基本趨勢(shì)，因此更短的時(shí)間框架是可取的——在既定條件下暴露100小時(shí)。QUV紫外光冷凝老化試驗(yàn)箱適用UVB 313燈為相關(guān)部件提供了破壞性的加速曝光。然后將老化樣品與未暴露部分進(jìn)行比較。
實(shí)驗(yàn)按照高分子分為三組。根據(jù)表1所列的含量，所有材料都與PP、PC或ABS混合。對(duì)于聚丙烯，沒(méi)有使用丙烯酸樹脂進(jìn)行試驗(yàn)。通過(guò)1 1/4英寸的單螺桿擠出機(jī)(25∶1螺桿)進(jìn)行混合。使用55噸注塑機(jī)將所得化合物模塑成ASTM D6110/ISO 179 & ASTM D638部件。
對(duì)每個(gè)聚合物實(shí)驗(yàn)的樣品進(jìn)行夏比能量(J)、拉伸強(qiáng)度(MPa)和拉伸伸長(zhǎng)率(ASTM D6110/ISO 179 & ASTM D638)測(cè)試。這些數(shù)據(jù)成為暴露于既定加速老化條件下的零件的基本比較。
每個(gè)實(shí)驗(yàn)的樣本也被放入QUV紫外光冷凝老化試驗(yàn)箱。使用的條件模擬自ASTM 4329(70C時(shí)8小時(shí)紫外線；然后4小時(shí)無(wú)紫外線，100%濕度@ 50C)，紫外線313B持續(xù)100小時(shí))。暴露后，測(cè)試零件的夏比能量(J)、拉伸強(qiáng)度(MPa)和拉伸伸長(zhǎng)率。將這些數(shù)據(jù)與未暴露試驗(yàn)的相應(yīng)結(jié)果進(jìn)行比較。
聚丙烯試驗(yàn):
特別值得注意的是，紫外線穩(wěn)定劑不會(huì)在很大程度上降低性能，如果有的話。此外，它似乎可以保護(hù)透明PP中暴露部分的屬性。PE蠟載體在暴露和未暴露的情況下(拉伸除外)為PP提供一定程度的屬性保留。
在夏比和拉伸試驗(yàn)中，鋁片產(chǎn)品似乎提供了類似于添加紫外線穩(wěn)定劑的耐候性保護(hù)水平。這種保護(hù)在添加時(shí)是顯而易見(jiàn)的，并且在著色部分的保持力比已經(jīng)暴露的透明聚合物高得多。較小的顆粒尺寸似乎比較大的薄片尺寸更好地保護(hù)零件，支持了顆粒尺寸在老化保護(hù)中起關(guān)鍵作用的觀點(diǎn)。
暴露的著色部分的拉伸伸長(zhǎng)率不像未暴露的部分那樣保留。然而，片狀產(chǎn)品比透明聚丙烯提供了一些保護(hù)。紫外線穩(wěn)定劑有助于保護(hù)；然而，穩(wěn)定劑也改變了未曝光樣品的這種性質(zhì)。
聚碳酸酯試驗(yàn):
關(guān)于添加劑對(duì)夏比能量的影響，紫外線穩(wěn)定劑、聚乙烯蠟和丙烯酸樹脂對(duì)性能沒(méi)有太大影響。注意到的趨勢(shì)是夏比能量略有下降。對(duì)于拉伸強(qiáng)度，紫外線穩(wěn)定劑、聚乙烯蠟和丙烯酸樹脂也不會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生很大影響。注意到的趨勢(shì)是強(qiáng)度略有增加，暴露的PC顯示下降。對(duì)于拉伸伸長(zhǎng)率，聚乙烯蠟和丙烯酸樹脂對(duì)性能有顯著影響。兩種載體類型都允許暴露的樣品有較小的伸長(zhǎng)。只有通過(guò)添加紫外線穩(wěn)定劑，才能看到與未曝光部分相當(dāng)?shù)纳扉L(zhǎng)率。
在Charpy試驗(yàn)中，紫外線穩(wěn)定劑降低了暴露和未暴露樣品的沖擊能量(見(jiàn)上文2)。鋁片產(chǎn)品不能提供太多的防暴露保護(hù)，因?yàn)閺耐该鱌C中觀察到減少。有限的保護(hù)作用在添加時(shí)是顯而易見(jiàn)的，增加添加量會(huì)降低性能保持率。無(wú)論載體或暴露程度如何，較大的顆粒尺寸似乎在暴露和未暴露的樣品中提供了更好的性質(zhì)保留。在該聚合物試驗(yàn)中，顆粒尺寸和保護(hù)之間的關(guān)系沒(méi)有建立。
對(duì)于抗拉強(qiáng)度，紫外線穩(wěn)定劑的添加在載體類型和曝光組中都增加了這個(gè)值。在曝光和未曝光的情況下，鋁片在聚乙烯蠟試驗(yàn)中提供了相當(dāng)數(shù)量的保護(hù)，而在丙烯酸試驗(yàn)中則提供了相當(dāng)數(shù)量的保護(hù)。顆粒大小似乎又是一個(gè)因素，較小的 顆粒大小似乎又是一個(gè)因素，較小的顆?？梢援a(chǎn)生較高的強(qiáng)度值。
拉伸試驗(yàn)顯示，在所有添加物和兩組暴露中都有明顯的性能損失趨勢(shì)。觀察到的影響在產(chǎn)品和/或添加劑的添加點(diǎn)是明顯的。
ABS的試驗(yàn)：
對(duì)于所有的紫外線穩(wěn)定劑和載體的添加，查比、拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率都有下降。這種趨勢(shì)在兩組曝光中都是一致的。伸長(zhǎng)率顯示出最大的變化。
在添加鋁片的Charpy測(cè)試中，所有未暴露的部件都產(chǎn)生了沖擊能量，隨著負(fù)載的增加而減少。當(dāng)添加紫外線穩(wěn)定劑時(shí)，同樣的趨勢(shì)繼續(xù)。大多數(shù)添加了鋁制品的暴露樣品顯示出比未添加的樣品更多的性能保持，這一點(diǎn)隨著顏料添加量的增加而略有增加。只有在較低的負(fù)載下，紫外線穩(wěn)定劑才會(huì)在暴露的樣品中提供更多的保留。暴露的樣品中提供更多的保留。
對(duì)于拉伸強(qiáng)度，含有鋁顏料和/或紫外穩(wěn)定劑的未暴露樣品顯示出很小的性能值變化。與暴露的透明ABS相比，使用這些添加劑的暴露樣品具有更多的保留。這種趨勢(shì)也表明較小的顆粒尺寸和顏料濃度有助于這種益處。在較高的載荷下，強(qiáng)度與未暴露試驗(yàn)的強(qiáng)度相當(dāng)，不考慮穩(wěn)定劑的添加。
拉伸伸長(zhǎng)率測(cè)試顯示暴露樣品中的值降低。然而，這種趨勢(shì)在暴露期間逆轉(zhuǎn)，并且當(dāng)使用小顆粒尺寸和更高濃度時(shí)，性能增加。紫外線穩(wěn)定劑僅在較低的顏料濃度下提供更多的保護(hù)。
通過(guò)本實(shí)驗(yàn)的觀察，鋁片產(chǎn)品可以在不同程度上為注塑件提供耐候保護(hù)。然而，保護(hù)程度取決于聚合物類型、添加劑、薄片大小和裝載量。本報(bào)告中概述的效果和結(jié)果的機(jī)制尚未完全確定。觀察到對(duì)一些提出的理論的支持，并且在大多數(shù)情況下可以看到一組趨勢(shì)?？偟膩?lái)說(shuō)，在特定情況下，鋁薄片產(chǎn)品可以作為增值顏料提供。通過(guò)仔細(xì)的測(cè)試和配制，可以減少或消除穩(wěn)定劑添加劑的使用，潛在地節(jié)省材料、勞動(dòng)力和采購(gòu)成本。
與本文關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品:
