趕緊碼住！開裂真相大揭秘

本案例是關于某椅子小腿底殼，其材質為HIPS，在安裝孔位置出現了開裂現象。該安裝孔內設計用于插入PVC彈性堵頭。由于無法獲取未開裂的良品作為參照，特選取開裂位置與底殼上其它正常安裝孔位置進行對比分析。同時，為了深入探究開裂原因，獲取了底殼原料粒子以及PVC堵頭進行對比分析，旨在通過這一系列的對比，找出導致安裝孔開裂的根本原因。

測試分析

1 形貌分析

對NG斷裂面進行形貌觀察，宏觀觀察無明顯塑性變形，屬脆性斷裂；主起裂源區內側右方上邊緣，位于堵頭接觸面，如圖2所示。

放大起裂源區，邊緣有較多的附在表面的雜質顆粒，是由于開裂后進入的；斷面上的樹脂比較圓潤、光滑，呈現明顯的溶脹痕跡，導致材料本身添加的無機填料顆粒不明顯，如圖3所示。

放大內側其他堵頭接觸的位置，靠近邊緣的部分，樹脂內部填料顆粒感較弱，溶脹痕跡明顯，靠內部距離，顆粒感較強，無明顯溶脹痕跡，如圖4所示。

把起裂源區的圖片與外側邊緣的圖片放在一起對比，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）對樣品NG位置與OK位置進行TGA對比分析，在熱譜圖上，橫坐標為加熱溫度，縱坐標為質量損失率，從TGA譜圖上可以看出，兩者無明顯差別，均有一個失重臺階，為聚苯乙烯主體分解導致，熱分解溫度無明顯差別如圖6所示。

3 GPC結果

利用GPC對正常位置與開裂位置進行相對分子量分析，詳見表1所示正常位置與開裂位置無明顯差別，開裂位置的數均分子量和重均分子量略高一些，開裂位置無明顯降解，詳細結果見表1所示。

4 GCMS分析

各取開裂位置、正常位置、原料、PVC堵頭0.15g剪碎放入玻璃瓶中，加入10ml丙酮進行超聲波振蕩萃取15min后過濾，利用熱裂解氣相質譜聯用儀（GC-MS）對過濾液進行有機助劑成分分析，從譜圖結果可知，在保留時間17.75min，開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，開裂位置增塑劑來自于PVC堵頭，詳見圖7所示。

結論

綜合分析：

從形貌結果可知，開裂孔為脆性斷裂，開裂孔位置與PVC堵頭接觸位置，表面有溶脹痕跡，而外側邊緣完全不接觸PVC堵頭位置，無明顯溶脹痕跡；從TGA結果和GPC結果可知開裂孔位置并未明顯降解，分子量無明顯降低；從GCMS結果可知，開裂孔位置導致溶脹的原因是PVC中鄰苯增塑劑遷移至孔內部，引發溶脹，增塑劑屬于小分子，進入孔內部以后，削弱了孔內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結構，在堵頭持續的擠壓下，受應力發生脆性斷裂。

總結：

小腿底殼安裝孔開裂的原因是PVC堵頭中的增塑劑遷移到孔內部，削弱了孔內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結構，在堵頭持續的擠壓下，受應力發生脆性斷裂。

建議：

提高底殼與堵頭的匹配性。

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