（2013年12月29日发布）

-- 一旦确认材料发生降解，讨论焦点必然转向成因分析。人们可能认为该问题的答案众所周知，但频繁出现的质疑声表明事实并非如此。值得

庆幸的是，导致加工过程中聚合物降解的影响因素其实并不多。

在上月文章撰写期间，我们正好对两组聚碳酸酯零件进行了测试。结果完美印证了先前论述的情况："良品"与"不良品"均显示出过高的熔体流

动速率（MFR）增幅——这通常是聚合物降解的典型指标。"良品"之所以被判定为合格，是因为其在应用场景中表现良好；而"不良品"则出现明

显开裂，最终用户由此发现了问题。

注塑商未提供原材料样本，但提供了两批生产所用具体材料等级的证明文件。该原料标称MFR值为8.5克/10分钟。"良品"的MFR值为22.3克/10

分钟（增幅159%），而开裂件的MFR值高达66.4克/10分钟（增幅近670%）。这两个结果均超出加工过程中MFR增幅40%的基准限值，但显然

开裂件所用材料遭受了更严重的破坏。

面对此类结果，人们很容易将矛头指向注塑工艺。但这默认了两个前提：实际所用原材料与申报相符，且材料确实达到公布规格标准。8.5克/

10分钟是公布标称值，并非特定批次的实际值。但若生产合规，用标称值8.5克/10分钟的材料等级所制作的塑胶件实际不应超过10.5克/10分

钟——即便如此，这两个检测结果仍远超出合理范围。

一旦确认材料发生降解，讨论焦点必然转向成因分析。人们可能认为该问题的答案众所周知，但频繁出现的质疑声表明事实并非如此。值得庆

幸的是，导致加工过程中聚合物降解的影响因素其实并不多。

所有聚合物共同面临的威胁是熔融状态下热量与时间的双重作用。聚合物通常是有机物，对注塑（尤其是注射成型）过程中的温度和剪切应力

耐受度有限。像聚乙烯和聚丙烯这类聚合物，只要材料中的抗氧剂体系尚未失效，就能较好承受加工环境。

但聚酯和尼龙等聚合物更易发生热降解。降解速率取决于注射料筒内材料的实际熔体温度及其停留时间（即滞留时间）。若咨询材料供应商对

其产品滞留时间的建议，通常得到的答案是5-10分钟（因聚合物而异）。遗憾的是，由于模具常在规格超标的机台上运行，实际滞留时间往往

远超推荐值。

笔者亲历的最长滞留时间达51分钟，更曾听闻超过60分钟的案例。在此时间尺度下，即使熔体温度严格控制在供应商推荐范围内，也未必能保

证材料完好。

另一大元凶是水分。这并非普适性问题：聚乙烯和聚苯乙烯等非极性材料几乎不吸水；ABS和丙烯酸树脂虽具吸湿性，但水分仅导致外观缺陷，

不会引发化学降解。然而聚酯、聚碳酸酯和尼龙等少数聚合物会与过量水分发生反应，破坏聚合物链内的化学键，导致分子量降低。

该过程称为水解，唯一预防措施是在注塑加工前对材料进行充分干燥。某些材料的允许加工含水量低至200ppm（0.020%），最佳干燥水平甚至

需达到50ppm。

与多数化学反应类似，水解在高温下更易发生。因此当熔体温度过高或滞留时间过长时，未充分干燥的材料会比在最佳工艺条件下更快降解。

许多加工商和终端用户认为热降解和水解会显现肉眼可见的缺陷，但事实往往并非如此。

热降解可能导致变色，但着色剂会掩盖这种效应，深色系（如棕色和黑色）更可完全遮蔽颜色变化。水解降解常伴随银纹缺陷，但当银纹显现

时往往为时已晚——银纹通常由材料中过量水分的蒸煮引发的挥发物导致，而真正破坏聚合物分子的水分已在降解反应中被消耗，不会产生视

觉缺陷。

PET正是典型例证：即使含有相当过量水分，PET仍能注塑出表面良好的制品，因其能与水高效反应。警觉的加工商或可注意到材料粘度下降，

质检人员通过力学测试肯定会发现机械强度和延展性衰退，但制品外观依然完好。

还有一项影响加工过程中分子量的因素——去除水分的干燥工艺本身。由于干燥涉及升温，过长的干燥时间可能损害材料完整性，尤其当干燥

温度超过供应商建议值时。对于聚碳酸酯、ABS和丙烯酸树脂等无定形聚合物，这种情况较少发生，因为推荐干燥温度通常仅低于软化点20-30

华氏度，任何显著超温都会导致材料烧结结块，无法通过料斗。

但对于半结晶聚合物，推荐干燥温度可能低于熔点200-300华氏度。此时即使干燥温度显著升高，也不会在输送系统中引发明显问题。研究表

明尼龙（特别是未做热稳定处理的等级）若在超推荐温度下长时间干燥，MFR值会增加。

这些MFR变化甚至发生在材料进入注塑机加热料筒之前。由此导致制品脆化的情况常被称为"过度干燥"，但这其实与粒料实际含水量无关，而

是源于氧化反应——另一种导致聚合物分子量降低的化学反应。

遗憾的是，该因素被过度关注。虽然确实是尼龙的真实风险，且研究证明干燥温度对氧化过程的驱动远大于干燥时间。但对于大多数聚合物，

氧化速率远慢于尼龙，可能需要数天甚至数周时间——尤其在温度控制得当的情况下。

这并未阻止材料供应商在技术文献中加入最大干燥时间的建议。有些推荐时间短至8-12小时，这向加工商传递了错误信号——超过此时限可能

损伤材料。这些较新的建议缺乏科学依据。就保持聚合物分子量而言，干燥不足的风险远大于长时间干燥。事实上，本文开头所述的聚碳酸酯

"良品"与"不良品"的关键区别正是干燥效果差异："良品"虽仍有改进空间，但至少干燥程度足以保证功能；而"不良品"则未达到要求——部分制

品表面的银纹便是明证。

本系列下一篇文章将探讨MFR测试在检测树脂降解时的局限性及其失效原因。