聚碳酸酯透明件-有機(jī)硅涂層的環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂和紫外老化行為研究.pdf

1、透明聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）綜合性能優(yōu)異，其工程應(yīng)用正向高端工業(yè)制品以及航空航天、國(guó)防等戰(zhàn)略領(lǐng)域不斷拓展，但PC制品在使用過(guò)程中易出現(xiàn)環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂(Environmental stress cracking, ESC)失效，在復(fù)雜環(huán)境下（紫外輻照、高低溫交變等）易發(fā)生老化，制約了其使用壽命和服役安全性。
　　在PC上進(jìn)行涂層鍍膜近年來(lái)在工程界和學(xué)術(shù)界均受到高度重視，但多集中在改善表面性能、增加功能方面。研究PC

2、/涂層體系在特定環(huán)境下的老化失效行為，可為發(fā)展高可靠性 PC透明件的涂層防護(hù)手段、提升制品的耐老化/抗失效性能提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)，具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程價(jià)值。
　　本論文以 PC透明件易發(fā)生 ESC失效和光氧老化為背景，重點(diǎn)研究了 PC/有機(jī)硅（PC/Silicone）涂層體系在溶劑-應(yīng)力共同作用下的ESC行為，并進(jìn)一步考察了其耐紫外老化性能。主要工作包括：
　?。?）在PC注塑制品表面制備了透明Silicone和Sili

3、cone/TiO2雜化涂層，借助AFM、SEM、紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)等表征了其結(jié)構(gòu)、光學(xué)性能和附著性能。結(jié)果表明：Silicone涂層表面光滑平整，對(duì)制品起到了增透作用；PC表面鉻酸改性提高了極性，有利于增強(qiáng)涂層與PC之間界面結(jié)合，提升了附著性能。
　?。?）研究了 PC、PC/Silicone涂層體系在正丁醇、乙醇溶劑中及溫度交變后的ESC行為，分析了涂層對(duì)ESC的影響機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：涂層對(duì)PC制品的耐ESC性能有一定的提升作

4、用。表現(xiàn)在：①在同樣的溶劑-應(yīng)力環(huán)境下，相對(duì)純PC試樣，帶涂層試樣的應(yīng)力松弛速率較低，且隨初始應(yīng)力增加，PC/Silicone試樣與PC試樣的應(yīng)力松弛變化量差別變大；②帶涂層試樣的表面裂紋數(shù)量、寬度明顯小于PC試樣。這主要是由于 Silicone涂層結(jié)構(gòu)致密性較好，對(duì)溶劑向 PC內(nèi)的擴(kuò)散吸收起到一定的物理阻隔作用，而有機(jī)涂層的良好韌性使其與PC一起承載時(shí)不易開(kāi)裂剝落，在溶劑-應(yīng)力共同作用下，能夠延緩或減少溶劑與 PC的接觸，弱化了溶劑的

5、塑化作用，減少了銀紋誘發(fā)點(diǎn)，也減緩了裂紋的發(fā)展。經(jīng)歷高低溫交變后，PC與涂層間仍保持良好的附著性，使得涂層仍能起到一定的介質(zhì)防護(hù)作用，提升復(fù)雜條件老化后PC透明件的耐ESC性能。
　?。?）研究了PC/Silicone涂層體系的紫外老化行為。通過(guò)紫外輻照后制品的吸光度和黃色指數(shù)變化，評(píng)估了 PC/涂層體系的耐紫外老化性能。研究表明：Silicone涂層沒(méi)有明顯降低PC的光氧降解速率，這是因?yàn)槠浔旧聿⒉晃兆贤夤?，且其結(jié)構(gòu)以Si-O