產(chǎn)品詳情
針對(duì)塑膠材料的UL認(rèn)證，大家首先想到的應(yīng)該是材料的UL 94阻燃認(rèn)證，了解UL認(rèn)證的客戶都知道，所有經(jīng)過(guò)UL認(rèn)證的塑膠材料，除了做阻燃測(cè)試，UL還會(huì)給該款材料設(shè)定一個(gè)身份認(rèn)證，這就是我們通常所說(shuō)的成份分析測(cè)試。
1．塑膠材料密碼的意義
塑膠材料是一個(gè)復(fù)雜的混合體系，除了基體樹(shù)脂以外，為了使塑膠材料達(dá)到相應(yīng)的性能，還會(huì)添加大量的助劑，比如阻燃劑、增塑劑、潤(rùn)滑劑、抗氧化劑和無(wú)機(jī)填料等等，基體樹(shù)脂和這些助劑構(gòu)成了塑膠材料的配方體系，添加助劑可以提高塑膠材料的相關(guān)性能，但是如果助劑發(fā)生了變化也會(huì)影響到性能。
塑膠材料在進(jìn)行UL認(rèn)證時(shí)，通常對(duì)阻燃性能和一些電性能進(jìn)行測(cè)試，其他很多性能會(huì)和后端產(chǎn)品一起進(jìn)行測(cè)試。塑膠材料抽樣測(cè)試時(shí)，除了阻燃性能外，其他性能都是通過(guò)驗(yàn)證配方來(lái)保證一致性的。只有配方穩(wěn)定了，性能才能保持一致。
每個(gè)塑膠材料在進(jìn)行UL認(rèn)證的時(shí)候，性能測(cè)試的同時(shí)，也會(huì)進(jìn)行紅外光譜分析（FTIR）、熱失重分析（TGA）、差示掃描量熱法（DSC），建立參考圖譜（Reference data）這三個(gè)圖譜就是每個(gè)認(rèn)證塑膠材料的密碼，將會(huì)永久地存放于UL的數(shù)據(jù)庫(kù)中。
2．UL關(guān)于成份比對(duì)的判定
當(dāng)塑膠材料獲得UL認(rèn)證后，每年UL會(huì)進(jìn)行抽樣檢測(cè)，檢測(cè)的內(nèi)容一般包含阻燃測(cè)試和成份比對(duì)。從目前中國(guó)的數(shù)據(jù)來(lái)看，大概20%客戶會(huì)因?yàn)閳D譜比對(duì)不符而被判定為疑似產(chǎn)品配方發(fā)生變化，UL關(guān)于成份比對(duì)的判定是參考標(biāo)準(zhǔn)UL 746A的附錄A，B，C（Appendix A，B，C）。
1. 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)UL 746A中Appendix A3.1，A3.4和A3.5的內(nèi)容，紅外光譜FTIR比對(duì)符合判定標(biāo)準(zhǔn)如下：
2.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，解釋如下：
與參考圖譜相比，不能出現(xiàn)多一個(gè)或者多個(gè)的透射峰；
與參考圖譜相比，不能少一個(gè)或者多個(gè)透射峰；
與參考圖譜相比，峰的形狀要一樣。
其中A3.5指出：對(duì)于已知物質(zhì)，峰的強(qiáng)度不小于51250px-1到48750px-1之間噪音的三倍，對(duì)于未知物質(zhì)，峰的強(qiáng)度不小于0.3%都會(huì)被認(rèn)為是透射峰存在。
如圖所示，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)UL 746A中Appendix A的判斷標(biāo)準(zhǔn)，抽樣圖譜與留存的參考圖譜相比，少了~3296，~2849，~40900px-1的峰，因此判定為比對(duì)不符。結(jié)合材料的材質(zhì)特點(diǎn)再通過(guò)分析，得到結(jié)論是與參考樣本相比少了潤(rùn)滑劑EBS，請(qǐng)見(jiàn)圖。
3. 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)UL 746A中 Appendix B2~B6的內(nèi)容，熱失重分析TGA比對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)如下：
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，解釋如下：
降解數(shù)量要和參考圖譜一樣；
與參考圖譜相比，每段降解失重差異不超過(guò)8%；
與參考圖譜相比，最后殘重差異不超過(guò)8%；
與參考圖譜相比，起始降解溫度和終止降解溫度差異不超過(guò)25oC；
與參考圖譜相比，TGA熱失重曲線形狀要一樣。
如圖所示，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)UL 746A中Appendix B2~B6的判定標(biāo)準(zhǔn)，抽樣樣品和參考樣品相比，降解數(shù)目是一樣的，分為兩段降解，每段降解的失重和最后的殘重差異都小于8%，降解曲線的形狀也一樣，但還是可以很明顯看出起始降解溫度有差異（Onset Temperature），抽樣樣品的起始降解溫度比參考樣品高了~25oC，超過(guò)了25oC的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，判定為不符，結(jié)合紅外光譜的分析結(jié)果，推斷可能的原因是參考樣品中多了EBS的潤(rùn)滑劑，導(dǎo)致參考樣品降解提前，但具體原因還是需要進(jìn)一步溝通。
4. 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)UL 746A中 Appendix C2和C3，差示掃描量熱法DSC比對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)如下：
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，解釋如下：
與參考樣品相比，熱轉(zhuǎn)變行為數(shù)目要一樣，熱轉(zhuǎn)變行為包含熔融，玻璃化轉(zhuǎn)變，結(jié)晶和固化；
與參考樣品相比，相同的吸熱熱轉(zhuǎn)變行為（熔融和玻璃化轉(zhuǎn)變），溫度差異不超過(guò)5oC，對(duì)于結(jié)晶和固化放熱熱轉(zhuǎn)變行為，如果參考樣DSC曲線上存在，抽樣樣品也需要同樣存在一樣的放熱熱轉(zhuǎn)變行為。
如圖所示，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)UL 746A中Appendix C2和C3的判定標(biāo)準(zhǔn)，參考樣品和抽樣樣品都只有一個(gè)熱轉(zhuǎn)變行為-玻璃化轉(zhuǎn)變，但是抽樣樣品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高出~7.6oC，超出了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定5oC的范圍，判定為不符，根據(jù)以上FTIR和TGA結(jié)果，綜合分析下來(lái)，導(dǎo)致DSC不符的可能原因是參考樣品中添加了EBS潤(rùn)滑劑，導(dǎo)致玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的降低。
可以說(shuō)標(biāo)準(zhǔn)UL 746A對(duì)成份的管控還是很嚴(yán)格的，為了避免年度抽樣圖譜比對(duì)不符的發(fā)生，客戶在材料獲得認(rèn)證后，請(qǐng)不要隨意更換原材料的供應(yīng)商和更改材料各成分比例，并且盡可能保持工藝上的一致性。熱塑性材料成型工藝的變動(dòng)，熱固性材料固化條件的變更都有可能導(dǎo)致圖譜比對(duì)不符的發(fā)生。當(dāng)發(fā)生不符合時(shí)，UL會(huì)發(fā)送一份不符合信，客戶收到不符合信后請(qǐng)盡快聯(lián)系UL工程師并商討解決方案。
綜上所示，塑膠材料的密碼也就是配方的密碼，保證該密碼的一致性可以保證UL認(rèn)可材料在后端使用中保持和原始認(rèn)證一致的性能，所以UL塑膠材料的認(rèn)證并不僅僅是阻燃性能、電性能和機(jī)械性能的認(rèn)證，同時(shí)是對(duì)配方和工藝的控制。
相對(duì)熱指數(shù) (Relative Thermal Index, 以下簡(jiǎn)稱RTI) 為UL高性能塑料材料認(rèn)證的重要參數(shù)之一。RTI的評(píng)估，主要依據(jù)UL 746B標(biāo)準(zhǔn)(Polymeric Materials – Long Term Property Evaluations) 的長(zhǎng)期老化測(cè)試方案 (Long Term Thermal Aging program, 以下簡(jiǎn)稱LTTA) 來(lái)進(jìn)行測(cè)試與分析。
LTTA評(píng)估方案的核心原理來(lái)自于阿倫尼烏斯方程(Arrhenius Equation)，俗稱時(shí)溫等效原理。通過(guò)在較高的溫度下，進(jìn)行相對(duì)較短時(shí)間的實(shí)驗(yàn)。在獲取到材料性能衰退行為的時(shí)間-溫度數(shù)據(jù)組合后，根據(jù)阿倫尼烏斯方程進(jìn)行線性回歸處理，最后綜合評(píng)估以獲得材料性能在相對(duì)長(zhǎng)期使用時(shí)能承受的溫度等級(jí)。
一般而言，您可以根據(jù)材料及性能，選定合適的溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的老化評(píng)估，直至材料衰退完成。即按照固定溫度法 (Fix-Temperature bbbbbb) 進(jìn)行研究。此方法適合于實(shí)驗(yàn)設(shè)備（高溫烘箱）相對(duì)有限的實(shí)驗(yàn)室。并且對(duì)于大多數(shù)的材料，隨時(shí)間推進(jìn)，皆能獲得材料性能衰退的數(shù)據(jù)，以評(píng)估最終RTI結(jié)果。也正因?yàn)槿绱耍?span style="font-family:Arial, sans-serif;line-height:26px !important;">“時(shí)間”將很有可能成為該評(píng)估方法的zuida成本占比。而且具體完成時(shí)間也無(wú)法在研究開(kāi)始之初作出準(zhǔn)確的預(yù)估。
實(shí)際上，根據(jù)UL 746B標(biāo)準(zhǔn)的描述，依據(jù)相同的原理，還可以從另外一個(gè)角度考慮評(píng)估方案。
以多個(gè)高溫烘箱（通常最少6個(gè)以上）同時(shí)進(jìn)行材料老化試驗(yàn)，選定合適的時(shí)間點(diǎn)獲取不同溫度下的材料性能衰退數(shù)據(jù)。即按照固定時(shí)間法 (Fix-Time bbbbbb) 進(jìn)行研究。此方法適合于設(shè)備相對(duì)充足的實(shí)驗(yàn)室。顯而易見(jiàn)，該方法能夠在研究開(kāi)始階段即可規(guī)劃取樣時(shí)間點(diǎn)，并能更準(zhǔn)確的預(yù)計(jì)研究完成時(shí)間。
在實(shí)際測(cè)試中, 可考慮先按照固定時(shí)間法進(jìn)行規(guī)劃，視乎材料性能衰退行為，有必要時(shí)轉(zhuǎn)至固定溫度法評(píng)估。以期達(dá)到時(shí)效與風(fēng)險(xiǎn)可控兩方面的優(yōu)點(diǎn)。
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