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嘉峪檢測網(wǎng) 2021-03-10 09:06
光澤作為物體的表面特性,取決于表面對光的鏡面反射能力,所謂鏡面反射是指反射角與入射角相等的反射現(xiàn)象。
若物體表面為光學(xué)平滑面,即表面凹陷間隙小于1/16入射波長,當(dāng)入射光為平行光束時(shí),則鏡面反射光也為平行光束,且完全不受物體本身顏色的影響,入射光為白光,鏡面反射光仍為白光。在理論上,光澤被定義為物體表面鏡面反射能力與完全鏡面反射能力的接近程度。對于鏡面,入射光幾乎全部沿鏡面方向反射,對于“無光澤”表面,入射光在任何角度反射都一樣,出現(xiàn)所謂漫反射現(xiàn)象。
大多數(shù)熱塑性彈性體材料表面既非完全鏡面,也非完全無光澤表面,而是介于兩者之間。
光澤度是在一組幾何規(guī)定條件下對材料表面反射光的能力進(jìn)行評價(jià)的物理量。因此,它表述的是具有方向選擇的反射性質(zhì)。根據(jù)光澤的特征,可將光澤分成幾類,我們通常說的光澤是指“鏡向光澤”,所以光澤度計(jì),有時(shí)也叫鏡向光澤度計(jì)。
熱塑性彈性體材料表觀光澤度由哪些因素決定?
光澤度單位,根據(jù)JIS的規(guī)定,光澤度的單位為%或者數(shù)字即可。此外,記錄時(shí),原則上應(yīng)明確測定角度、測定儀器廠家名、型號,所以光澤度只需記錄數(shù)值,不用單位。如果一定要單位的話,可用英文GU表示,GU也就是GLOSS UNIT(光澤單位)。
通常熱塑性彈性體是多重組分的共混物、或者是硬段和軟段的多嵌端共聚物,用其材料加工的制品表面光澤,通常取決于共混物組分、各嵌段比例及結(jié)構(gòu),及加工的工藝條件。如下所示:
高分子材料的結(jié)構(gòu)
通常分子量大、支鏈多、分子量分布窄、交聯(lián)度高、結(jié)晶度低的聚合物光澤度低,就是會(huì)比較啞光,主要原因是分子量大、有支鏈的情況下,聚合物排列規(guī)則比較困難,分子會(huì)發(fā)生纏繞,分子與分子之間有孔穴。因此相對來說無定型聚合物比結(jié)晶聚合物啞光程度更高。有些分子側(cè)基比較大的聚合物,比如PPO,因?yàn)榉肿舆\(yùn)動(dòng)困難,也會(huì)比較啞光,光澤度比較低。照這個(gè)解釋,通常聚合物的光澤度排列如下:(光澤高的在前)
PP>HDPE>LDPE>UHMWPE
SBS>SEBS
POE>EPDM
由此我們通過光澤度來判斷TPE-S中的基材是用的SBS,還是SEBS,SEBS是分子量大還是小?我們也可以通過光澤來初步判斷TPV中的EPDM交聯(lián)程度的高低,還有PP/EPDM中EPDM的占比。
添加劑的影響
通常軟化劑(填充油)、潤滑劑,尤其是外潤滑劑,都會(huì)提高高分子材料的光澤度,主要是兩方面的作用:
1)軟化劑和潤滑劑的添加,增加了分子的活動(dòng)能力,提高了流動(dòng)性,降低了熔體破裂的可能,使高分子材料加工過程中形成的表面更加平整;
2)作為外潤滑劑,潤滑劑首先析出到模具表面,使模具與材料的摩擦更小,這樣可以使材料表面更加光滑,其次,外潤滑劑緩慢遷移到材料表面,在材料表面形成光滑的潤滑層,增加了材料的光澤度。
通常填料的添加,則降低了高分子材料的光澤,這具體和填料的形狀、大小、孔隙率有關(guān),一般粒徑不能太小,不然達(dá)不到一定的粗糙度,孔隙率也要大,孔隙率大的填料能吸收一定的低分子量添加劑或者聚合物。
加工工藝的影響
(1)溫度
通常溫度越高,光澤度越高,原理是溫度越高,高分子材料的粘度越低,粘度越低,材料混合的更均勻,造成熔體破裂的可能性越低,冷卻的過程相對較長,結(jié)晶更加完善。
(2)壓力
通常壓力越大,光澤度越高,因?yàn)閴毫υ酱?,高分子材料被壓得越密?shí);舉個(gè)例子:TPV通常比較啞光,但用水下切粒做出來的粒子,表面就很有光澤,而用水環(huán)切粒切出來的粒子外觀就比較啞光,主要原因是水下切粒模頭的壓力要比水環(huán)切力大的多,也比一般的注塑壓力要大。
(3)拉伸
這里的拉伸主要是指擠出加工時(shí)候,或者吹塑時(shí)候,對聚合物熔體進(jìn)行的牽引,一般來講,對于共混物,拉伸會(huì)降低光澤,主要原因是破壞了本來在表面的潤滑劑、其次拉伸導(dǎo)致一些添加劑更容易遷移到表面,尤其是填料,因?yàn)樘盍喜痪邆淅煨浴?/span>
(4)模具
模具對光澤的影響也非常大,如果模具做了皮紋處理,那材料表面的光澤度就明顯下降,而模具做了鏡面處理,則材料的光澤就會(huì)提高。
從上面所述,我們就可以知道不同熱塑性彈性體材料的外觀為什么有的會(huì)有光澤,有的就比較啞光?
比較特殊的是TPV(PP/EPDM),導(dǎo)致TPV啞光的,主要是其中含有交聯(lián)的EPDM分散相,在注塑、擠出加工時(shí)候,這些分散相降低了TPV材料表面的平整度,提高了漫反射,所以,TPV看起來比較啞光。
所以,當(dāng)有客戶提出需要非常有光澤的TPV,比如接近TPU的光澤,我們很無奈,頂多我們可以略微提高下TPV的光澤而已。
那為什么有些橡膠制品、或者輻照交聯(lián)PE,也不是特別啞光呢?這個(gè)其實(shí)還是表觀的平整程度所決定的,比如輻照交聯(lián)之前,XLPE在單螺桿擠出機(jī)上擠出線纜,此時(shí)定型的外觀非常光滑平整,而在輻照的時(shí)候,并沒有破壞其表面,只是對里面的HDPE進(jìn)行了交聯(lián),這種交聯(lián)是整體性的、網(wǎng)狀的,而非如TPV般,是交聯(lián)的EPDM微粒分散在聚丙烯相中。同樣的道理,對于橡膠制品,如果模壓的壓力特別大,雖然橡膠硫化了,但制品表面還是比較平整,那么外觀也會(huì)有一定的光澤。

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