趕緊碼??！開(kāi)裂真相大揭秘

本案例是關(guān)于某椅子小腿底殼，其材質(zhì)為HIPS，在安裝孔位置出現(xiàn)了開(kāi)裂現(xiàn)象。該安裝孔內(nèi)設(shè)計(jì)用于插入PVC彈性堵頭。由于無(wú)法獲取未開(kāi)裂的良品作為參照，特選取開(kāi)裂位置與底殼上其它正常安裝孔位置進(jìn)行對(duì)比分析。同時(shí)，為了深入探究開(kāi)裂原因，獲取了底殼原料粒子以及PVC堵頭進(jìn)行對(duì)比分析，旨在通過(guò)這一系列的對(duì)比，找出導(dǎo)致安裝孔開(kāi)裂的根本原因。

測(cè)試分析

1 形貌分析

對(duì)NG斷裂面進(jìn)行形貌觀察，宏觀觀察無(wú)明顯塑性變形，屬脆性斷裂；主起裂源區(qū)內(nèi)側(cè)右方上邊緣，位于堵頭接觸面，如圖2所示。

放大起裂源區(qū)，邊緣有較多的附在表面的雜質(zhì)顆粒，是由于開(kāi)裂后進(jìn)入的；斷面上的樹(shù)脂比較圓潤(rùn)、光滑，呈現(xiàn)明顯的溶脹痕跡，導(dǎo)致材料本身添加的無(wú)機(jī)填料顆粒不明顯，如圖3所示。

放大內(nèi)側(cè)其他堵頭接觸的位置，靠近邊緣的部分，樹(shù)脂內(nèi)部填料顆粒感較弱，溶脹痕跡明顯，靠?jī)?nèi)部距離，顆粒感較強(qiáng)，無(wú)明顯溶脹痕跡，如圖4所示。

把起裂源區(qū)的圖片與外側(cè)邊緣的圖片放在一起對(duì)比，溶脹痕跡更加明顯，如圖5所示。

2 TGA分析

利用熱重分析儀（TGA）對(duì)樣品NG位置與OK位置進(jìn)行TGA對(duì)比分析，在熱譜圖上，橫坐標(biāo)為加熱溫度，縱坐標(biāo)為質(zhì)量損失率，從TGA譜圖上可以看出，兩者無(wú)明顯差別，均有一個(gè)失重臺(tái)階，為聚苯乙烯主體分解導(dǎo)致，熱分解溫度無(wú)明顯差別如圖6所示。

3 GPC結(jié)果

利用GPC對(duì)正常位置與開(kāi)裂位置進(jìn)行相對(duì)分子量分析，詳見(jiàn)表1所示正常位置與開(kāi)裂位置無(wú)明顯差別，開(kāi)裂位置的數(shù)均分子量和重均分子量略高一些，開(kāi)裂位置無(wú)明顯降解，詳細(xì)結(jié)果見(jiàn)表1所示。

4 GCMS分析

各取開(kāi)裂位置、正常位置、原料、PVC堵頭0.15g剪碎放入玻璃瓶中，加入10ml丙酮進(jìn)行超聲波振蕩萃取15min后過(guò)濾，利用熱裂解氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）對(duì)過(guò)濾液進(jìn)行有機(jī)助劑成分分析，從譜圖結(jié)果可知，在保留時(shí)間17.75min，開(kāi)裂位置相比較正常位置和原料顆粒，多出一吸收峰，該峰為鄰苯增塑劑吸收峰；而PVC堵頭在此位置也有吸收峰，開(kāi)裂位置增塑劑來(lái)自于PVC堵頭，詳見(jiàn)圖7所示。

結(jié)論

綜合分析：

從形貌結(jié)果可知，開(kāi)裂孔為脆性斷裂，開(kāi)裂孔位置與PVC堵頭接觸位置，表面有溶脹痕跡，而外側(cè)邊緣完全不接觸PVC堵頭位置，無(wú)明顯溶脹痕跡；從TGA結(jié)果和GPC結(jié)果可知開(kāi)裂孔位置并未明顯降解，分子量無(wú)明顯降低；從GCMS結(jié)果可知，開(kāi)裂孔位置導(dǎo)致溶脹的原因是PVC中鄰苯增塑劑遷移至孔內(nèi)部，引發(fā)溶脹，增塑劑屬于小分子，進(jìn)入孔內(nèi)部以后，削弱了孔內(nèi)部分子鏈與分子鏈之間的作用力，改變了材料的原先的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)，在堵頭持續(xù)的擠壓下，受應(yīng)力發(fā)生脆性斷裂。

總結(jié)：

小腿底殼安裝孔開(kāi)裂的原因是PVC堵頭中的增塑劑遷移到孔內(nèi)部，削弱了孔內(nèi)部分子鏈與分子鏈之間的作用力，改變了材料的原先的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)，在堵頭持續(xù)的擠壓下，受應(yīng)力發(fā)生脆性斷裂。

建議：

提高底殼與堵頭的匹配性。

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