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标题: 电缆接头开裂是什么因素导致？电缆失效分析 [打印本页]

作者: liu226 时间: 2017-9-27 17:35
标题: 电缆接头开裂是什么因素导致？电缆失效分析

（需对客户的信息及样品保密，此案例只体现部分信息）

项目背景
某公司生产的电缆线，在出货之前就出现了严重的开裂，失效比例高达80%。造成这次失效的直接原因是，更换了新的材料：注塑接头部分依然是聚醚型TPU，但线缆部分由之前的聚醚型TPU，改成了聚酯型TPU。于此基础，制定了下面的失效分析方案，给予具体的失效原因和建议。

主要测试项目
外观观察
热分析
分子量分析
添加剂分析
老化验证

1、外观观察
根据提供的信息，观察整个样品。如图，位置1包覆层为聚醚型TPU，下层为聚酯型TPU线缆外被。包覆层TPU材料性能良好，柔软有弹性，无开裂或发粘现象。下层聚酯型TPU线缆外被可见明显开裂。切开包覆层，可看到，下层聚酯型TPU材料已经发粘，碎裂。位置2为聚酯型TPU线缆外被，其表面光洁，柔软有弹性，无开裂或发粘，弯折也无发白无裂纹。

图1. 聚酯NG样品图2. 聚醚OK样品

基于观察到的现象：对线缆外被的聚酯型TPU材料，被包覆部分的聚酯型TPU材料物性严重下降，出现开裂；无包覆部分的聚酯型TPU材料物性基本没变化，无裂纹。

2、热性能分析
对于聚酯型TPU线缆材料的样品，取位置2的聚酯型TPU材料（正常）与位置1的聚酯型TPU材料（异常），做DSC与TGA分析。结果如下图。

DSC对比图 TGA对比图

从样品DSC测试谱图来看，位置1部分聚酯TPU材料的玻璃化温度为-40.2℃，位置2部分聚酯TPU材料的玻璃化温度为-32.6℃。从样品TGA测试结果谱图来看，位置1与位置2部分聚酯TPU材料的起始分解温度分别为316.0与272.0。残留质量分别为12.26%与11.22%。表明位置1与位置2的材料的可分解成分含量基本一致，但材料成分有了明显的差异。

3、分子量测试
对位置1与位置2部分聚酯TPU材料的分子量做了对比测试，结果如下表：

样品	检测项目	结果
		Mn	Mw	D
位置1部分TPU	分子量	9995	17772	1.95
位置2部分TPU	分子量	37404	47548	1.27

从相对分子量结果可见，位置1部分的TPU材料的分子量相比位置2部分的TPU材料的分子量有了明显的下降，直接表明位置1部分的TPU材料出现了降解。

4、样品增塑剂分析
用Py-GCMS,对位置1的包覆材料聚醚型TPU材料的添加剂进行分析。
对位置1与位置2部分聚酯TPU材料，也通过萃取分离出添加剂，进行红外分析。
综合两个结果可见，在位置1部分聚酯TPU材料中萃取分离得到了磷酸甲苯二苯酯。而在位置2部分的聚酯TPU材料中未发现磷酸酯类物质。由于位置1与位置2部分聚酯TPU材料为相同的原材料，对比包覆层聚醚型TPU材料的添加剂为磷酸酯类，认为是有包覆层的添加剂渗入到聚酯型TPU材料内。

5、老化验证
根据样品加工信息与前述测试结果，位置1部分聚酯型TPU发生了明显降解，位置2部分聚酯型TPU未明显降解。降解的原因可能为：1.水汽降解，2.加工时的热降解，3.渗入的添加剂降解。对于这三种情况，设计了温度加速老化试验。

1.水汽降解：取聚酯型TPU接头样品与聚醚型TPU接头样品位置2部分TPU材料，置于温度60℃，湿度90%环境下，14天。每2天检查样品是否有发粘，开裂。
结果：至14天。样品柔软有弹性。表面光洁，无发粘，无明显开裂。

2.热降解：取聚酯型TPU接头样品与聚醚型TPU接头样品位置2部分TPU材料，加热到175℃，维持34秒，冷却后，置于温度60，湿度90%环境下，14天。每2天检查样品是否有发粘，开裂。
结果：至14天。聚酯型TPU接头样品材料柔软有弹性，无发粘，表面有微小裂纹。聚醚型TPU接头样品柔软有弹性，表面光洁，无发粘，无明显开裂。

3.添加剂降解：取聚酯型TPU接头样品与聚醚型TPU接头样品位置2部分TPU材料，浸入磷酸酯类物质中，48小时后检查样品是否有发粘，开裂。
结果：聚酯型TPU接头样品材料有轻微发粘。聚醚型TPU接头样品材料表面无明显变化。

总结
总结上述测试，从外观与测试观察表明，包覆层下的聚酯型TPU材料发生了明显降解导致开裂，无包覆层的聚酯型TPU材料末发生明显降解。通过添加剂成分分析，可看到，包覆层的聚醚型TPU的磷酸酯类阻燃剂有渗入到下层的聚酯型TPU材料内（无包覆层部分聚酯TPU内无磷酸酯类物质）。

通过水汽老化与热老化，暂时没发现有降解现象，进行添加剂的降解老化测试，发现对聚酯型TPU材料有腐蚀作用，对聚醚型材料无明显腐蚀作用。

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