在現(xiàn)代制造業(yè)向智能化、綠色化轉(zhuǎn)型的進(jìn)程中，耐候性精密注塑件已成為汽車、建筑、戶外電子設(shè)備等領(lǐng)域的核心基礎(chǔ)部件。

這類產(chǎn)品的性能直接決定終端設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境下的可靠性 —— 從汽車保險杠抵御酸雨與紫外線侵蝕，到戶外光伏組件外殼耐受

晝夜溫差沖擊，材料耐候性不足將導(dǎo)致尺寸精度失效、力學(xué)性能劣化等系列問題。當(dāng)前，隨著 5G 基建、新能源汽車等新興產(chǎn)業(yè)

對高耐候注塑件需求的激增，如何通過材料配方優(yōu)化實(shí)現(xiàn) "環(huán)境適應(yīng)性 - 加工精度 - 成本控制" 的平衡，已成為行業(yè)技術(shù)突破的

關(guān)鍵方向。

一、材料耐候性需求的場景化分析

（一）不同應(yīng)用領(lǐng)域的環(huán)境挑戰(zhàn)

1. 汽車工業(yè)：車用精密注塑件需經(jīng)受 - 40℃至 120℃的溫度循環(huán)考驗(yàn)，同時承受紫外線（UVB 313nm 輻照強(qiáng)度≥0.68W/㎡）、鹽霧

（5% NaCl 溶液噴霧）及融雪劑（含氯離子）的復(fù)合侵蝕。例如，后視鏡外殼在長期 UV 照射下若耐候性不足，會出現(xiàn)表面粉化、

顏色 delta E 值超過 5 的顯著褪色，影響外觀與功能。

2. 建筑幕墻：塑料型材需在酸雨（pH≤4.5）、高濕度（RH≥90%）及臭氧（濃度≥0.1ppm）環(huán)境中保持尺寸穩(wěn)定性。實(shí)測數(shù)據(jù)顯

示，未優(yōu)化配方的 PVC 型材在 5000 小時人工氣候老化后，拉伸強(qiáng)度保留率可能低于 60%，導(dǎo)致型材變形引發(fā)幕墻密封失效。

3. 新能源領(lǐng)域：光伏接線盒外殼需通過 UL 94 V-0 阻燃認(rèn)證，同時在 85℃/85% RH 濕熱環(huán)境下經(jīng) 1000 小時測試后，絕緣電阻仍需

≥100MΩ。傳統(tǒng) ABS 材料在此條件下易發(fā)生水解，導(dǎo)致介電性能驟降。

（二）關(guān)鍵性能評價指標(biāo)

1. 耐老化性能：采用氙燈老化試驗(yàn)（ASTM G155），以 340nm 處輻照度 1.2W/㎡、循環(huán)周期 8 小時光照（65℃）+4 小時冷凝（50℃）

進(jìn)行測試，優(yōu)質(zhì)耐候材料的黃變指數(shù)（ΔYI）應(yīng)≤5，拉伸強(qiáng)度保留率≥85%。

2. 熱氧穩(wěn)定性：通過差示掃描量熱法（DSC）測定氧化誘導(dǎo)時間（OIT），在 200℃氮?dú)夥諊拢琌IT≥20min 的材料方可滿足高溫環(huán)

境長期使用要求。

3. 耐化學(xué)介質(zhì)性：在 5% 硫酸、10% 氫氧化鈉溶液中浸泡 30 天，質(zhì)量變化率應(yīng)控制在 ±3% 以內(nèi)，表面無明顯龜裂或溶脹現(xiàn)象。

二、耐候基料的科學(xué)選型策略

（一）高性能聚合物基體對比

1. 聚碳酸酯（PC）：透光率≥90%、沖擊強(qiáng)度≥60kJ/㎡，但易受 UV 引發(fā)酯鍵斷裂，需添加 0.3-0.5% UV 吸收劑提升耐候性，適用于

光學(xué)鏡片等精密部件。

2. 改性聚丙烯（PP）：密度 0.91g/cm3、耐化學(xué)性優(yōu)異，因分子鏈?zhǔn)鍤湟籽趸?，需?fù)合 0.2% 受阻胺光穩(wěn)定劑（HALS），常用于汽車輕

量化部件。

3. 聚醚醚酮（PEEK）：熱變形溫度 316℃、耐輻射性強(qiáng)，但加工溫度高達(dá) 380-400℃，通過與 30% 碳纖維復(fù)合可進(jìn)一步提升耐候性，

適用于高端工業(yè)領(lǐng)域。

（二）增強(qiáng)體系的協(xié)同設(shè)計

1. 玻璃纖維表面修飾：采用硅烷偶聯(lián)劑（如 KH-550）處理玻纖，可使 PP/GF 體系的界面粘結(jié)強(qiáng)度提升 40%，濕熱環(huán)境下拉伸強(qiáng)度保

留率從 65% 提高至 82%。

2. 納米填料應(yīng)用：在 PC 中添加 2-3% 納米 TiO?（粒徑 20-30nm），既能通過紫外屏蔽提升耐候性，又可借助成核作用使熱變形溫度提

高 10-15℃。

三、耐候添加劑的協(xié)同增效技術(shù)

（一）光穩(wěn)定體系的復(fù)配原則

1. 紫外線吸收劑 + 受阻胺光穩(wěn)定劑（HALS）：

苯并三唑類吸收劑（如 UV-328）與癸二酸二 (2,2,6,6 - 四甲基哌啶醇) 酯（HALS-944）按 1:1.5 比例復(fù)配，在 PE 材料中可使氙燈老化

 5000 小時后的斷裂伸長率保留率從 52% 提升至 78%。

作用機(jī)制：UV 吸收劑捕獲 290-400nm 紫外線，HALS 通過捕獲自由基抑制光氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，形成 "屏蔽 - 淬滅" 雙重防護(hù)。

2. 金屬離子淬滅劑：

在 ABS 中添加 0.1-0.2% 的二丁基二硫代氨基甲酸鎳（NBC），可淬滅材料內(nèi)部因 UV 激發(fā)產(chǎn)生的過氧化物，使熱氧老化后的拉伸強(qiáng)度

保留率提高 15-20%。

（二）抗水解體系的構(gòu)建

1. 封端劑處理：PA66 材料中添加 0.5% 的己內(nèi)酰胺封端劑，可減少分子鏈末端氨基與水分子的反應(yīng)，在 85℃/85% RH 環(huán)境下，水解失重率從 3.2% 降至 1.1%。

2. 水解穩(wěn)定劑：在 PET 中加入 1-2% 的碳化二亞胺類穩(wěn)定劑（如 Stabaxol P），可與水解產(chǎn)生的羧酸基團(tuán)反應(yīng)，抑制聚合物鏈斷裂，使?jié)駸崂匣蟮奶匦哉扯缺Ａ袈省?0%。

四、加工工藝對耐候性的影響與調(diào)控

（一）成型參數(shù)優(yōu)化

1. 注塑溫度控制：PC 材料注塑時熔體溫度超過 320℃會導(dǎo)致分子鏈熱氧降解，建議控制在 280-300℃，模具溫度保持 80-100℃以減少內(nèi)應(yīng)力。

2. 冷卻速率管理：PP/30% GF 體系快速冷卻（模溫≤40℃）會導(dǎo)致玻纖取向不均，在 UV 照射下易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，采用階梯式冷卻（先 60℃后 40℃）可使取向度差異從 25% 降至 12%。

（二）后處理工藝強(qiáng)化

1. 退火處理：PA6 注塑件在 120℃空氣氛圍中退火 2 小時，可消除 90% 以上的成型內(nèi)應(yīng)力，使耐候測試中的開裂風(fēng)險降低 70%。

2. 表面涂層：對 PC 鏡片采用磁控濺射法鍍制 50nm 厚的 SiO?/TiO?復(fù)合膜，可使 UV 阻隔率從 85% 提升至 98%，同時提高表面硬度至 5H 以上。

五、新時代耐候材料創(chuàng)新方向

（一）綠色耐候體系開發(fā)

1. 生物基耐候材料：以聚乳酸（PLA）為基體，通過接枝馬來酸酐（MAH）并復(fù)合 1% 的蒙脫土，可使生物降解材料的耐候性從自然暴露 3 個月開裂延長至 12 個月，適用于戶外可降解包裝件。

2. 無鹵阻燃耐候體系：采用磷氮系阻燃劑（如 MPP）與氫氧化鋁（ATH）按 3:7 復(fù)配，在 PP 中添加 25% 即可達(dá)到 UL94 V-0 級，同時避免鹵素阻燃劑在 UV 照射下釋放有害氣體。

（二）智能耐候材料探索

1. 自修復(fù)耐候涂層：在 PU 涂料中嵌入微膠囊化的二環(huán)戊二烯（DCPD），當(dāng)涂層受 UV 損傷出現(xiàn)微裂紋時，膠囊破裂釋放催化劑使 DCPD 聚合，實(shí)現(xiàn)裂紋自修復(fù)，修復(fù)效率可達(dá) 85% 以上。

2. 溫敏變色耐候材料：將螺吡喃類光致變色分子引入 PC 中，當(dāng)材料因 UV 老化導(dǎo)致性能下降時，顏色從無色變?yōu)樗{(lán)色，可直觀指示耐候失效臨界點(diǎn)，為戶外設(shè)備維護(hù)提供可視化依據(jù)。

六、結(jié)語

在 "雙碳" 目標(biāo)與智能制造驅(qū)動的產(chǎn)業(yè)變革中，耐候性精密注塑件的材料配方優(yōu)化已從單一性能提升轉(zhuǎn)向全生命周期解決方案。企業(yè)需以應(yīng)用場景環(huán)境參數(shù)為導(dǎo)向，構(gòu)建 "基體樹脂 - 增強(qiáng)體系 - 功能助劑 - 工藝調(diào)控" 的協(xié)同優(yōu)化模型，同時探索綠色化、智能化耐候材料的創(chuàng)新路徑。通過如華仁模具等具備 20 年精密注塑經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)實(shí)踐驗(yàn)證，科學(xué)的配方策略可使耐候產(chǎn)品的使用壽命提升 2-3 倍，為新能源、高端裝備等領(lǐng)域的國產(chǎn)化突破提供基礎(chǔ)支撐。