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涂层起泡失效分析案例

背景

产品之间的兼容性，尤其是助剂与高分子材料之间的兼容性，是我们在选材时首先要考虑的，比如邻苯类以及棕榈酸酯类会使有机硅材料发生溶胀和变软，因此，在有机硅材料产品的周围，其它高分子材料不能加入邻苯类和棕榈酸类作为增塑剂，否则会引起有机硅材料变软而失效。

本案例也是关于材料之间不兼容引起的涂层起泡，失效产品是某产品涂层，涂层材质是聚氨酯材料，涂层周围会使用到其它高分子的线材，在使用过程中，涂层表面出现起泡。

测试分析

1 外貌观察

利用扫描电子显微镜对涂层起泡（ng）位置与未起泡（ok）位置进行观察，如图1所示，未起泡（ok）位置相对于起泡位置，表面比较密实，起泡（ng）位置表面较稀疏，颗粒感降低，有溶胀痕迹。

剥开起泡位置，观察起泡内部的情况，涂层与基材发生剥离，如图2所示。

2 元素分析

利用x射线能谱仪对起泡(ng)位置与未起泡(ok)位置的元素进行对比分析，起泡(ng)位置含有明显的p元素，而未起泡(ok)位置无明显p元素。

利用x射线能谱仪对于线材的元素进行分析，得知线材同样含有p元素，结果详见图4。

3 gcms分析

利用气相-质谱联用仪（gc-ms）对起泡(ng)位置与未起泡(ok)位置涂层有机成分进行分析，得知起泡(ng)位置含有较多的磷酸三苯酯、磷酸甲苯二苯酯、二二（4-甲基苯酯）磷酸苯酯、三对甲酚磷酸酯、三甲苯磷酸酯，而未起泡（ok）位置涂层无明显含p的阻燃剂，如图5所示。

利用气相-质谱联用仪（gc-ms）对周围线材进行有机成分分析，得知周围线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、三对甲酚磷酸酯、三甲苯磷酸酯阻燃剂成分如图6所示。

4 综合分析

从形貌观察结果得知，起泡涂层表面有溶胀痕迹，涂层与基材发生脱离，且起泡位置有p（磷）元素，而未起泡位置无明显p元素；气相质谱分析结果得知，起泡位置含有大量含p（磷）阻燃剂，而未起泡位置无明显含p（磷）阻燃剂；起泡涂层与之配套的线材均含有（磷）p阻燃剂。含p（磷）助燃剂虽可用作无卤环保型阻燃剂，但分子量小，具有易挥发和迁移的特点，会使聚氨酯涂层发生溶胀。

结论

涂层出现起泡的原因是周围线材中使用了大量含p阻燃剂，迁移至聚氨酯涂层内部，使涂层发生溶胀脱离基材，引起起泡。

建议：提高产品之间的兼容性。

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