煙火探測(cè)器：我裂開(kāi)了？？

引言

某煙火探測(cè)器外殼裝車時(shí)正常，放置一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)探測(cè)器安裝部位出現(xiàn)裂紋，材質(zhì)是PC953, 現(xiàn)分析其失效原因。

測(cè)試分析

1 外觀檢查

取NG外殼斷面進(jìn)行觀察，起裂源位置位于左下角，放大起裂源區(qū)有明顯的擠壓變形痕跡，無(wú)明顯溶劑腐蝕痕跡。

圖1 NG外殼SEM圖片

2 熱學(xué)性能分析

2.1 TAG分析

對(duì)NG外殼及OK外殼進(jìn)行熱重分析，對(duì)比TGA譜圖，從譜圖結(jié)果可知，兩者的TGA曲線明顯不同，NG外殼第一失重起始分解溫度為255.1℃， 而OK外殼第一失重起始分解溫度為418.0℃，NG外殼第一失重起始分解溫度明顯比OK外殼低162.9℃。

圖2 NG外殼及OK外殼 TGA譜圖

2.2 DSC分析

對(duì)NG外殼及OK外殼的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行分析，從DSC譜圖上得知，NG外殼及OK外殼玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均較低，兩者均加入了低分子的物質(zhì)，NG外殼的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不到100℃，表明NG外殼探測(cè)器外殼中加了更多的小分子物質(zhì)。

圖3 NG外殼及OK外殼 DSC譜圖

3 熔融指數(shù)分析

利用熔體流動(dòng)速率儀對(duì)NG外殼與OK外殼的熔融指數(shù)進(jìn)行分析，得知NG外殼熔融指數(shù)比OK外殼熔融指數(shù)大12.9g，表明NG外殼小分子較多，流動(dòng)性好。

表1 NG外殼與OK外殼的熔融指數(shù)結(jié)果

4 材質(zhì)分析

4.1 主成分分析

利用傅里葉變換顯微紅外光譜儀（FTIR）對(duì)NG外殼與OK外殼主成分進(jìn)行分析，從譜圖上可知，NG外殼與OK外殼均為聚碳酸酯（PC），其中其中1779cm-1左右歸屬為聚碳酸酯中酯基（C=O）的伸縮振動(dòng)特征吸收峰。

圖4 NG外殼與OK外殼 FTIR 譜圖

4.2 有機(jī)助劑分析

利用氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)測(cè) NG外殼和 OK外殼有機(jī)成分進(jìn)行對(duì)比分析，如圖4-2所示， 從 GC-MS譜圖上可知，NG外殼相比較 OK外殼加入了較多的磷酸三苯酯，磷酸三苯酯既是阻燃劑又起到增塑劑作用，加入過(guò)量的磷酸三苯酯，會(huì)使外殼的韌性增加，強(qiáng)度降低。

圖5 NG外殼與OK外殼四氫呋喃萃取液GCMS譜圖

圖6 NG外殼與OK外殼萃取前后的圖片

5 殘余應(yīng)力分析

切取NG外殼未開(kāi)裂的緊固螺釘安裝座以及OK外殼的安裝座做殘余應(yīng)力分析，NG外殼以及OK外殼均未發(fā)生明顯的開(kāi)裂，表明NG外殼及OK外殼安裝座無(wú)明顯殘余應(yīng)力。

圖7 NG外殼與OK外殼安裝座浸泡四氯化碳后的圖片

結(jié)論

煙火探測(cè)器外殼發(fā)生開(kāi)裂的原因是材料中加入過(guò)多的磷酸三苯酯阻燃增塑劑，使外殼的強(qiáng)度降低，在持續(xù)擠壓狀態(tài)下，在緊固螺釘安裝座位置發(fā)生開(kāi)裂。

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