涂層起泡失效分析案例

背景

產品之間的兼容性，尤其是助劑與高分子材料之間的兼容性，是我們在選材時首先要考慮的，比如鄰苯類以及棕櫚酸酯類會使有機硅材料發生溶脹和變軟，因此，在有機硅材料產品的周圍，其它高分子材料不能加入鄰苯類和棕櫚酸類作為增塑劑，否則會引起有機硅材料變軟而失效。

本案例也是關于材料之間不兼容引起的涂層起泡，失效產品是某產品涂層，涂層材質是聚氨酯材料，涂層周圍會使用到其它高分子的線材，在使用過程中，涂層表面出現起泡。

測試分析

1 外貌觀察

利用掃描電子顯微鏡對涂層起泡（NG）位置與未起泡（OK）位置進行觀察，如圖1所示，未起泡（OK）位置相對于起泡位置，表面比較密實，起泡（NG）位置表面較稀疏，顆粒感降低，有溶脹痕跡。

剝開起泡位置，觀察起泡內部的情況，涂層與基材發生剝離，如圖2所示。

2 元素分析

利用X射線能譜儀對起泡(NG)位置與未起泡(OK)位置的元素進行對比分析，起泡(NG)位置含有明顯的P元素，而未起泡(OK)位置無明顯P元素。

利用X射線能譜儀對于線材的元素進行分析，得知線材同樣含有P元素，結果詳見圖4。

3 GCMS分析

利用氣相-質譜聯用儀（GC-MS）對起泡(NG)位置與未起泡(OK)位置涂層有機成分進行分析，得知起泡(NG)位置含有較多的磷酸三苯酯、磷酸甲苯二苯酯、二二（4-甲基苯酯）磷酸苯酯、三對甲酚磷酸酯、三甲苯磷酸酯，而未起泡（OK）位置涂層無明顯含P的阻燃劑，如圖5所示。

利用氣相-質譜聯用儀（GC-MS）對周圍線材進行有機成分分析，得知周圍線材中含有磷酸三苯酯 、磷酸甲苯二苯酯 、二二（4-甲基苯酯）磷酸苯酯、三對甲酚磷酸酯、三甲苯磷酸酯阻燃劑成分如圖6所示。

4 綜合分析

從形貌觀察結果得知，起泡涂層表面有溶脹痕跡，涂層與基材發生脫離，且起泡位置有P（磷）元素，而未起泡位置無明顯P元素；氣相質譜分析結果得知，起泡位置含有大量含P（磷）阻燃劑，而未起泡位置無明顯含P（磷）阻燃劑；起泡涂層與之配套的線材均含有（磷）P阻燃劑。含P（磷）助燃劑雖可用作無鹵環保型阻燃劑，但分子量小，具有易揮發和遷移的特點，會使聚氨酯涂層發生溶脹。

結論

涂層出現起泡的原因是周圍線材中使用了大量含P阻燃劑，遷移至聚氨酯涂層內部，使涂層發生溶脹脫離基材，引起起泡。

建議：提高產品之間的兼容性。

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