PC (聚碳酸酯)是一種性能優(yōu)異的工程塑料，具有透明度高，沖擊韌性好，而且抗蠕變，使用溫度范圍廣，電絕緣性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，可靠性高等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于電子電氣、照明用具、儀器儀表、家用電器、汽車零部件、包裝等行業(yè)。

PC是分子主鏈段結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)、酯鍵、異丙基的線性聚合物，存在樹脂的熔體粘度高、對(duì)水分敏感等特點(diǎn)，給注塑成型加工過程帶來一定的難度。在正常加工溫度（230-320℃）范圍內(nèi)熔體粘度對(duì)剪切速率的敏感性小但是對(duì)溫度的敏感性較大，近似于牛頓流體行為；由于酯鍵的存在，改性PC材料一般對(duì)水分較為敏感，高溫下易發(fā)生水解，容易形成銀絲、料花等缺陷。

水解料花

如何從源頭控制氣體的含量是解決料花問題的關(guān)鍵，這就關(guān)系到如何對(duì)相似外觀的料花異常加以客觀、可視化的區(qū)分和鑒定，為此國(guó)高材分析測(cè)試中心進(jìn)行了相關(guān)研究，

試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用到的PC-1、PC-2、PC-3及PC-4和PC-5均是自制的不同配方體系材料。

注塑料花形成機(jī)理

注射成型充填過程中產(chǎn)生的氣泡（可能是水氣、困氣及分解氣等）經(jīng)熔體的前沿呈噴射流動(dòng)，在流動(dòng)過程中氣泡由圓形被拉伸成橢圓形，并可能伴隨翻卷現(xiàn)象，最后接觸至模具的邊壁；形成一連串在光照下閃閃爍爍的大大小小的泡點(diǎn)，被冷卻固化的帶有氣泡的塑料定位在制品表面；白色線條狀常稱為銀紋，白色團(tuán)塊狀稱之為料花。

結(jié)果討論

3.1 二次元影像測(cè)量分析

利用二次元影像測(cè)量?jī)x（下文簡(jiǎn)稱為二次元）對(duì)PC-1、PC-2、PC-3及PC-4和PC-5進(jìn)行形貌分析；其通過二次元分析可得相應(yīng)的形貌圖，分別見圖1和圖2；

圖1 PC-1、PC-2、PC-3料花的二次元形貌圖

從圖1可以看出三種改性PC制件表面均存在一些發(fā)亮的氣泡點(diǎn)，部分氣泡點(diǎn)存在交叉和部分破裂，推測(cè)是氣體隨著熔體向前流動(dòng)，由圓形氣泡逐漸被拉成橢圓狀，以上過程與料花的形成機(jī)理的中氣泡的形成過程的基本一致，初步實(shí)現(xiàn)了料花的形成機(jī)理的可視化驗(yàn)證。

另外從形貌圖可以看出制件表面的氣泡較為均勻的分布，說明氣體是在熔體流動(dòng)過程中均勻的被帶到制件表面，可能是注塑加工過程中塑料成型階段產(chǎn)生的水氣導(dǎo)致的料花；水氣的來源可能是材料未充分烘干或者是加工環(huán)境濕度較大，材料發(fā)生重新吸水導(dǎo)致；因此在改性PC材料加工過程中未避免因水氣導(dǎo)致料花的產(chǎn)生需要充分干燥物料，且加工環(huán)境的濕度也需要進(jìn)行把控。

圖2.PC-4（上）、PC-5（下）料花的二次元形貌圖

從圖2的左圖為PC-4的料花形貌圖，由圖可以看出表面呈現(xiàn)了多股熔體流動(dòng)匯集的情況，且熔體中存在一些黑褐色物質(zhì)和表面有發(fā)黃特征，可能是微弱的困氣燒焦引起的；困氣的原因可能來自一些與材料的配方體系不相容的雜質(zhì)，因此在改性PC材料加工過程中需要對(duì)加工的螺桿和螺筒進(jìn)行充分清機(jī)，減少雜質(zhì)的殘留；

從圖2右圖可知：PC-5的料花表面也存在典型的橢圓狀氣泡形貌，且和前三個(gè)制件的料花形貌相比，PC-5的料花中的氣泡形貌排列雜亂，部分區(qū)域的出現(xiàn)多股熔體夾雜和氣泡交匯的特征，形貌較為雜亂，且表面存在發(fā)黃的微弱碳化現(xiàn)象，可能是PC基材發(fā)生了分解；樹脂發(fā)生分解的原因可能有3個(gè)方面，一方面可能是體系中本身使用了回收料，另外一方面可能是夾雜水分過多，導(dǎo)致PC樹脂發(fā)生水解產(chǎn)生的降解，第三可能是配方中含有一些耐熱性較差的組分，加工過程中發(fā)生分解，導(dǎo)致體系中小分子較多；因此改性PC材料因分解產(chǎn)生的料花需要充分評(píng)估真正的原因進(jìn)行改善。

3.2 顯微紅外光譜儀分析

利用顯微紅外光譜儀中的顯微鏡對(duì)PC-1、PC-2、PC-3及PC-4和PC-5進(jìn)行形貌分析可得相應(yīng)的形貌圖，分別見圖3和圖4；

圖3 PC-1、PC-2、PC-3料花的顯微形貌圖

從圖3可以看出三種改性PC制件表面均存在一些橢圓形的氣泡狀形貌，且PC-1表面的氣泡呈現(xiàn)彩色形貌；由于不同配方體系，料花的形貌也存在差異，但整體上與氣體隨著熔體流動(dòng)至樣品表面時(shí)，圓形氣泡被拉長(zhǎng)，與料花形成機(jī)理的模型中趨勢(shì)相一致，說明顯微紅外光譜儀的顯微形貌分析也可以較好的用于料花形成機(jī)理的可視化驗(yàn)證。根據(jù)圖3中的形貌可以看出表面的料花較為平滑且分布較為均勻，與前面二次元分析的規(guī)律較為相似，可能是水氣導(dǎo)致的料花；

圖4 PC-4（上）、PC-5（中、下）料花的顯微形貌圖（注：左2為單鏡頭下料花形貌圖，左3為6個(gè)鏡頭下料花的形貌拼接圖）

從圖4的上圖可以看出表面的熔體中存在一些黑色點(diǎn)和灰色的點(diǎn)，可能熔體中夾雜異物，且表面也有發(fā)黃跡象，表面樹脂基體存在微弱碳化現(xiàn)象，可能是困氣導(dǎo)致；困氣的原因可能是熔體前端的黑色雜質(zhì)產(chǎn)生的；黑色雜質(zhì)可能來自螺桿中的碳化物，也可能是原材料中夾雜的灰塵顆粒等；

圖4的中、下為PC-5料花的單鏡頭下的顯微形貌圖和多鏡頭下的料花形貌拼接圖，從兩個(gè)圖中可知：表面的熔體流動(dòng)呈現(xiàn)多向且表面平整性較差；尤其從形貌拼接圖中可以看出PC-5料花的形貌存在熔體表面形貌粗細(xì)不均現(xiàn)象，可能與基體分解有關(guān)；且熔體由于分解形成的氣體影響了熔體的正常流動(dòng)，而出現(xiàn)多股熔體交叉的層疊狀橢圓形的料花氣泡形貌，此料花形貌圖也可以間接的證明料花的形成過程。

3.3 SEM-EDS分析

利用SEM-EDS對(duì)PC-1、PC-2、PC-3及PC-4和PC-5正常區(qū)域和料花位置進(jìn)行元素分析，其中PC-1PC-2、PC-3和PC-5元素對(duì)比分析結(jié)果見表1，從表1數(shù)據(jù)可以看出這4個(gè)配方體系料花位置和正常位置的元素比例差別較小；

表1. 4個(gè)改性PC制件表面元素能譜分析結(jié)果

表2分別為料花位置和正常位置的能譜分析數(shù)據(jù)，通過能譜分析可得到料花位置和正常位置的元素的分析結(jié)果；從料花位置的元素組成來看，相對(duì)正常位置的成分主要是C、O、Al、Si四個(gè)元素來說，料花處多出了Na、K、Ca、Cl元素，可能是在注塑成型過程中，注塑機(jī)未清機(jī)干凈或者殘存其他雜質(zhì)；由于PC熔體粘度較大，將雜質(zhì)帶出，而雜質(zhì)與熔體相容性較差，夾雜的氣體形成料花，夾雜的氣體導(dǎo)致局部熔體溫度過高，導(dǎo)致部分PC組分出現(xiàn)燒焦碳化現(xiàn)象（pc樹脂分解產(chǎn)生小分子物質(zhì)，嚴(yán)重情況下形成碳化物導(dǎo)致顏色變深），可能會(huì)進(jìn)一步造成體系中氣體增多，進(jìn)而隨著熔體流動(dòng)，翻卷至制件表面形成料花現(xiàn)象。

表2 PC-4料花位置和正常位置表面元素能譜分析結(jié)果（%）

總結(jié)分析

通過對(duì)于5種不同配方體系的改性PC材料產(chǎn)生的料花形貌圖與料花的原因進(jìn)行對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)明顯的規(guī)律，PC-1、PC-2、PC-3料花二次元、顯微鏡形貌圖均出現(xiàn)了規(guī)律性分布的橢圓形氣泡形貌，且深度較淺，與水氣形成的料花過程相近；PC-4的料花二次元、顯微鏡形貌圖中均可以看出黑色點(diǎn)及熔體的前端存在雜質(zhì)，且表面發(fā)黃的特征說明樹脂存在困氣的燒焦現(xiàn)象，說明該類型料花為困氣導(dǎo)致；PC-5的料花二次元、顯微鏡形貌圖均出現(xiàn)多股熔體夾雜和氣泡交匯的特征，形貌較為雜亂，部分熔體粗細(xì)不均，且表面存在發(fā)黃的微弱碳化現(xiàn)象，部分熔體藕斷絲連”痕跡，與PC樹脂分解的料花形成過程相一致，可以根據(jù)是上述形貌判斷此類料花是由分解導(dǎo)致；通過以上分析將規(guī)律總結(jié)見下表3：

表3不同料花產(chǎn)生原因與形貌特征的關(guān)系

根據(jù)上表總結(jié)的規(guī)律，可以較好的實(shí)現(xiàn)改性PC材料中不同原因產(chǎn)生料花種類的鑒別。