浅析PC/ABS环境应力开裂问题

前期小编与大家分享了一篇PC/ABS产品喷漆开裂的文章,本期再与大家聊一聊PC/ABS产品环境应力开裂的问题。喷漆开裂和环境应力开裂两者不同,喷漆开裂的应力来源主要是注塑残余应力,对象特指喷漆件;而环境应力开裂的应力来源分为机械应力(后文中会详细介绍)和残余应力两种,一般为不喷漆件。相较于ABS材料来说,PC/ABS产品发生环境应力开裂Environment Stress Crack,以下简称ESC)的可能性更高一些。

 

PC/ABS环境应力开裂问题

 

想要改善其ESC开裂问题,首先要了解ESC是如何产生的。

 

ESC产生的原理

 

ESC是指塑料制件,在有应力存在条件下受化学试剂作用发生的分子链断裂现象,最终导致制件的开裂失效。这是一种溶剂诱导型的破坏,是化学试剂和应力协同作用的结果。最新研究表明,塑料零部件使用过程中的破损问题,其中约25%属于ESC问题。

 

由定义可知,ESC有两个重要因素:持续的应力+化学试剂诱导

 

应力分为两种,机械应力和残余应力;机械应力是指在使用过程中,产品一直处于机械应力的作用下。比如螺丝对螺孔部位的挤压应力、工作中结构件的受力等,都属于机械应力的范畴;残余应力是指由于注塑工艺/产品结构/模具结构等原因所造成的应力残留。化学试剂不会直接引起化学作用或分子降解,实际上,是化学试剂渗透到分子结构并损害了聚合物链的内分子力,从而加快分子断裂。

 

ESC过程包含了流体吸收(制件使用过程中接触到的挥发性溶剂,甚至是空气)、细纹出现、裂纹扩展和最终破坏四个环节。

 

同时ESC破损有以下两个典型的特征:

 

1.脆性断裂:ESC损坏是由脆性断裂造成,作为ESC损坏最初开裂点,总发生在表面。他们往往是高应力区域所在,如微观缺损点或应力集中点。此初始开裂点一般总是直接与气态或液态活性化学试剂接触。

 

2.多重开裂:起初多个单点开裂,随后连接成一个统一断裂,众多的原始开裂和随后联合是ESC破损机理的写照。

 

PC/ABS材料ECS开裂问题改善方向

 

了解ESC产生的原理之后,如何改善PC/ABS的ESC开裂问题呢?

 

制件的使用环境(包含环境中可能接触的溶剂、结构件需要承受的力等)无法改变,因此改善方向可以分以下四方面进行:

 

1.材料耐化学性改善:提高PC/ABS材料的耐化学性,比如选用丙烯腈含量较高的ABS和耐化学性改良的PC原料作为改性基材等;

 

2.制件产品设计改善:避免因不良产品结构设计不良而导致的应力问题;

 

3.注塑残余应力改善:选用流动性更高的PC/ABS材料,以及注塑工艺向低残余应力方向调整;

 

4.机械应力改善:对于有螺丝柱进行装配的制件,需要更好的考量螺丝与螺孔的配合问题,设计上在保证铆合强度的基础上,尽量的降低螺柱周边的应力。