1、背景

隨著大型戶(hù)外LED顯示屏的廣泛應(yīng)用，LED小點(diǎn)間距顯示屏技術(shù)得到了快速發(fā)展。LED顯示屏最小構(gòu)成單元為模組，每款顯示屏模組均安裝有與之匹配的塑膠底殼，使LED顯示屏能夠安裝在與底殼相對(duì)應(yīng)的LED顯示屏箱體上，并且可以拆裝與維護(hù)。此次失效的樣品就是LED顯示屏用塑膠底殼，底殼是用封裝膠進(jìn)行密封起到防水及固定作用，屏體安裝投入使用4個(gè)月后，出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，拆開(kāi)屏體，發(fā)現(xiàn)底殼面罩螺柱位置開(kāi)裂甚至爆裂，失效比例接近100%。委托方同時(shí)提供不同批次未開(kāi)裂的塑膠底殼及使用的封裝膠進(jìn)行對(duì)比分析，查找塑膠底殼開(kāi)裂的原因。

2.1 外觀檢查

對(duì)開(kāi)裂的塑膠底座進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂的位置集中于螺紋孔，螺紋孔發(fā)生不同程度的開(kāi)裂甚至有的發(fā)生爆裂，詳細(xì)圖片如圖1所示。

圖1. 塑膠底座的開(kāi)裂位置的外觀圖片

2.2形貌觀察

取塑膠底殼中螺紋孔的開(kāi)裂面做形貌觀察，宏觀觀察：斷面無(wú)明顯塑性變形，屬脆性斷裂；可觀察到從外到內(nèi)的擴(kuò)展紋路，起裂源位于斷面的右側(cè)，靠近灌封膠的一側(cè)；斷面上有少量的玻纖，還有玻纖脫落留下的長(zhǎng)條凹坑印記，表明塑膠底殼是用玻璃纖維增強(qiáng)；高倍觀察起裂源無(wú)明顯異物存在。

圖2. 塑膠底殼開(kāi)裂斷面形貌觀察圖片

2.3 材質(zhì)分析

利用顯微紅外光譜儀對(duì)樣品塑膠底殼螺紋孔開(kāi)裂件的材質(zhì)進(jìn)行分析，從紅外譜圖上得知，塑膠底座的材質(zhì)為雙酚A型聚碳酸酯。雙酚A型聚碳酸酯主鏈上含有剛性的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，在注塑過(guò)程中產(chǎn)生的取向應(yīng)力不易釋放，易產(chǎn)生應(yīng)力集中。

圖3. 樣品塑膠底殼螺紋孔開(kāi)裂件的FTIR譜圖

2.4 灌封膠成分分析

結(jié)合顯微紅外光譜和氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)封裝膠A、B組分成分進(jìn)行分析， 從紅外譜圖上得知A組份為主要成分為羥基封端的硅樹(shù)脂，另外還含有氫氧化鋁填料，硅氧烷的環(huán)體；B膠為三乙氧基甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷的交聯(lián)劑，A、B膠在室溫下反應(yīng)生成交聯(lián)網(wǎng)狀硅膠和乙醇，乙醇脫離體系，交聯(lián)網(wǎng)狀硅膠不會(huì)對(duì)PC造成腐蝕，乙醇及硅氧烷環(huán)體小分子短時(shí)間不會(huì)對(duì)PC（聚碳酸酯）造成腐蝕，但會(huì)進(jìn)入聚碳酸酯中促使PC應(yīng)力釋放。

圖4. 灌封A膠FTIR譜圖

圖5. 灌封B膠FTIR譜圖

圖6. 灌封A膠的丙酮萃取液GCMS譜圖

圖7. 灌封B膠的丙酮萃取液GCMS譜圖

2.5. 開(kāi)裂底殼與未開(kāi)裂底殼材料一致性對(duì)比

2.5.1 TGA一致性對(duì)比

從TGA譜圖上看，兩者均有一個(gè)失重臺(tái)階，為聚碳酸酯主體的降解失重峰；兩者的區(qū)別在于起始分解溫度不同，開(kāi)裂底殼起始降解溫度為419.5℃，未開(kāi)裂底殼起始降解溫度為433.6℃，開(kāi)裂底殼比未開(kāi)裂底殼起始降解溫度降低了近15℃；表明開(kāi)裂底殼的熱穩(wěn)定性明顯低于未開(kāi)裂底殼。

圖8. 開(kāi)裂底殼與未開(kāi)裂底殼TGA對(duì)比譜圖

2.5.2 GPC一致性對(duì)比  

利用凝膠滲透色譜（GPC）對(duì)開(kāi)裂底殼與未開(kāi)裂底殼的相對(duì)分子量進(jìn)行表征，開(kāi)裂底殼的分子量分布變寬，分子量分布越寬，性能越差，抗應(yīng)力開(kāi)裂能力就越弱。

圖9. 未開(kāi)裂底殼的GPC譜圖

圖10. 開(kāi)裂底殼的GPC譜圖

2.5.3 物理性能一致性對(duì)比

切取開(kāi)裂底殼與未開(kāi)裂底殼的邊框，制成樣條，測(cè)彎曲強(qiáng)度，結(jié)果詳見(jiàn)表2：未開(kāi)裂底殼樣條的彎曲強(qiáng)度為83.66MPa，開(kāi)裂件底殼樣條彎曲強(qiáng)度為74.82MPa，未開(kāi)裂底殼樣條彎曲強(qiáng)度遠(yuǎn)大于開(kāi)裂底殼樣條的彎曲強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度越大，抗彎曲能力越強(qiáng)。

表2. 開(kāi)裂底殼與未開(kāi)裂底殼樣條彎曲強(qiáng)度對(duì)比表

圖1. 塑膠底座的開(kāi)裂位置的外觀圖片

2.5.4抗環(huán)境應(yīng)力一致性對(duì)比

取樣品未開(kāi)裂樣件底殼的螺紋孔和開(kāi)裂批次未開(kāi)裂的螺紋孔，放到盛有四氯化碳的燒杯中，浸泡2min，觀察樣品的抗應(yīng)力開(kāi)裂能力。未開(kāi)裂底殼的螺紋孔未發(fā)現(xiàn)明顯開(kāi)裂，而開(kāi)裂批次的螺紋孔出現(xiàn)開(kāi)裂，表明開(kāi)裂批次的螺紋孔抗環(huán)境應(yīng)力腐蝕能力弱。

浸泡前	浸泡后
圖12. 未開(kāi)裂浸泡四氯化碳前后對(duì)比圖片
浸泡前	浸泡后
圖13. 開(kāi)裂件四氯化碳前后的對(duì)比圖片

3. 綜合分析

綜合以上分析，可以得出以下結(jié)果：    

（1）塑膠底殼開(kāi)裂失效模式是環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂。

（2）塑膠底殼開(kāi)裂的根本原因是塑膠底殼配方中加入了相對(duì)分子量低且分子量分布寬的聚碳酸酯回收料，導(dǎo)致塑膠底殼物理性能降低、抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂能力下降。

（3）建議:避免加入回收料，提高塑膠底殼的抗環(huán)境應(yīng)力腐蝕能力。

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