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)不會受到老化的很大影響，但是對于使用這些顏料的暴露材料的最終物理性能還沒有進(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，測試所有樣品的夏比沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度及伸長率。比較暴露和未暴露樣品的測試結(jié)果，以確定模制聚合物加速老化的基本趨勢。
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檢查。對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，對老化對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，老化對使用鋁顏料的模制塑料的物理性能的影響還沒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)會進(jìn)行修改，以保持研究的簡單和簡短。此外，所看到的數(shù)據(jù)為未來的研究提供了一個(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，并通過激光散射測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)樗鼈冊诿缹W(xué)和功能應(yīng)用中都是常見的。通過負(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，丙烯酸樹脂沒有用于涉及聚丙烯的試驗(yàn)。此外，由于一些加工問題，此時(shí)沒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。每種塑料都通過填充和未填充試驗(yàn)進(jìn)行測試。
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，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。對于聚丙烯，沒有使用丙烯酸樹脂進(jìn)行試驗(yàn)。通過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)和拉伸伸長率(ASTM D6110/ISO 179 & ASTM D638)測試。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)無紫外線，100%濕度@ 50C)，紫外線313B持續(xù)100小時(shí))。暴露后，測試零件的夏比能量(J)、拉伸強(qiáng)度(MPa)和拉伸伸長率。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性能沒有太大影響。注意到的趨勢是夏比能量略有下降。對于拉伸強(qiáng)度，紫外線穩(wěn)定劑、聚乙烯蠟和丙烯酸樹脂也不會對性能產(chǎn)生很大影響。注意到的趨勢是強(qiáng)度略有增加，暴露的PC顯示下降。對于拉伸伸長率，聚乙烯蠟和丙烯酸樹脂對性能有顯著影響。兩種載體類型都允許暴露的樣品有較小的伸長。只有通過添加紫外線穩(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)是顯而易見的，增加添加量會降低性能保持率。無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)系沒有建立。
對于抗拉強(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。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)度和伸長率都有下降。這種趨勢在兩組曝光中都是一致的。伸長率顯示出最大的變化。
在添加鋁片的Charpy測試中，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。
拉伸伸長率測試顯示暴露樣品中的值降低。然而，這種趨勢在暴露期間逆轉(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?？偟膩碚f，在特定情況下，鋁薄片產(chǎn)品可以作為增值顏料提供。通過仔細(xì)的測試和配制，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)力和采購成本。
與本文關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品:
