在热塑性弹性体(TPE)制品的生产与使用过程中,表面发白是一种常见的外观缺陷,严重影响着产品的美观度与市场接受度。这种发白现象可能表现为均匀的雾状白化,也可能是不规则的云纹、应力发白或点状析出。作为一名长期从事高分子材料研发与故障分析的工程师,我深知这一问题的复杂性与多因性。表面发白不仅仅是颜色问题,其背后往往揭示了材料配方、加工工艺、模具状态乃至使用环境等多个环节存在的潜在问题。
用户搜索TPE产品表面发白这一关键词,通常意味着他们正在生产线上或客户端遭遇了严峻的质量挑战。他们的深层需求是快速准确地定位问题的根本原因,而不仅仅是缓解表面现象,从而制定出有效的纠正与预防措施,避免经济损失和客户投诉。因此,本文将致力于提供一套系统性的诊断框架和解决方案。

TPE表面发白的本质,是材料表面微观结构或化学成分发生了变化,导致光线在表面发生散射的比例增加,从而在人眼中呈现出白色外观。这种变化可能源于微观裂纹、填料或助剂的析出、结晶形态改变等多种物理化学过程。准确识别发白的类型是诊断的第一步。
本文将深入剖析导致TPE表面发白的七大核心原因:应力发白、填料与助剂析出、降解与水解、润滑体系失衡、颜料分散不良、模具沉积污染以及使用环境老化。每个原因都将从形成机理、具体表现、鉴别特征到解决方案进行全方位阐述,并辅以专业的对比表格。关键结论与核心概念将以粗体突出显示,以确保信息的有效传递。本文旨在成为一份能够切实指导生产实践、符合谷歌EEAT标准的权威技术文献。
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应力发白:力学作用下的微观损伤
应力发白是TPE制品表面发白现象中最常见的一种类型。它并非由外来污染物或化学变化引起,而是材料自身在受到外部或内部应力作用时,内部微观结构发生物理损伤的直接表现。
当TPE制品受到弯曲、拉伸、压缩或冲击等外力作用时,特别是在应力集中区域,材料内部的微观结构会发生变化。对于SEBS、SBS等基体的TPE,其内部存在塑料相(如聚苯乙烯段)和橡胶相(如聚丁二烯/乙烯-丁烯段)的微相分离结构。在外力作用下,两相界面容易发生银纹(crazing)。银纹是大量微细裂纹和取向的聚合物纤维构成的区域,其密度低于本体材料。这些微裂纹和空穴构成了无数个微小的光散射点。当光线照射到这些区域时,发生强烈的散射,从而使原本透明的材料在该区域呈现出乳白色外观。
应力发白的一个显著特征是它的可逆性。当外力撤除后,如果变形未超过弹性极限,由于橡胶相的高弹性,微裂纹可能会在一定程度上闭合,发白现象会减轻甚至消失。但如果应力过大或作用时间过长,导致塑性变形或银纹发展成宏观裂纹,那么发白将是永久性的。
在加工过程中,不恰当的工艺也会诱发内应力,导致应力发白。例如,过高的注射速度或保压压力会使分子链高度取向,并在冷却过程中冻结巨大的内应力。顶针或脱模斜度设计不当,导致顶出时制品局部受到强烈挤压或拉伸,也会在顶针印或筋位背面产生应力发白。
鉴别应力发白的方法相对简单:用手或工具轻微弯曲或拉伸发白部位,如果发白区域扩大或颜色加深,基本可判定为应力发白。反之,如果发白区域无明显变化,则可能是其他原因。
| 产生场景 | 发白特征 | 根本原因 | 解决方向 |
|---|---|---|---|
| 产品受弯、受折 | 沿折痕线发白,可能可逆 | 微相界面银纹化,光散射 | 优化配方韧性,降低硬度;改善产品结构避免应力集中 |
| 顶针位置、筋位背面 | 局部点状或条状发白 | 顶出应力、冷却收缩应力 | 优化顶针布局/尺寸,增加脱模斜度,调整保压曲线 |
| 装配过盈配合处 | 配合压入区域周边发白 | 挤压应力过大 | 调整配合公差,改善装配工艺 |
解决应力发白问题,需从材料和结构两方面入手。材料上,可选择韧性更好、相相容性更佳的TPE牌号,如部分氢化或马来酸酐接改性的品种,以增强相界面结合力。设计上,避免锐角,采用大圆弧过渡,增加薄弱处的肉厚,以分散应力。工艺上,降低注射和保压压力,提高模具温度,有助于分子链松弛,减少内应力。
填料与助剂析出(喷霜)
填料或助剂从TPE基体中迁移至制品表面并析出的现象,通常称为“喷霜”或“blooming”。这些析出物在表面形成一层微晶或粉末状覆盖层,破坏了表面的光滑度,导致光线漫反射加剧,从而呈现白化现象。
导致喷霜的根本原因是热力学上的不相容性或过饱和。TPE是一个复杂的多组分共混体系。当配方中的某种填料或助剂(如润滑剂、抗氧剂、增塑剂等)在基体中的溶解度达到饱和或过饱和时,随着时间推移或温度变化,它们会自发地向表面迁移,以降低整个系统的自由能。

润滑剂过量或选择不当是最常见的导致表面发白的原因之一。为了改善脱模性和流动性,配方中常添加硬脂酸锌、硬脂酸钙、油酸酰胺、芥酸酰胺等内/外润滑剂。如果添加量超过其在TPE中的溶解度,或者与基体的相容性差,这些润滑剂就会在冷却或储存过程中迅速析出到表面,形成一层白色的、有蜡感的薄膜。用手触摸可以感觉到滑腻,用溶剂(如酒精)擦拭,发白现象会暂时消失。
某些填料也容易导致表面发白。例如,未经表面处理的碳酸钙、滑石粉等无机填料,与有机的聚合物基体相容性差。在加工剪切力和界面张力的作用下,部分填料颗粒可能迁移至表面,使制品表面看起来发灰发白,手感粗糙。如果填料受潮,水分在加工时形成蒸汽,也可能在表面形成微小的气泡或空洞,导致局部发白。
与应力发白不同,喷霜导致的发白通常分布相对均匀,且往往在制品放置一段时间(几小时到数天)后才逐渐出现,具有时间依赖性。
解决喷霜问题的核心在于配方设计。必须确保所有添加助剂与基体树脂具有良好的相容性,并将其添加量严格控制在溶解度极限之内。选择高分子量、高耐迁移性的助剂品种是更可靠的选择。对于填料,必须进行有效的表面活化处理(如用钛酸酯、铝酸酯偶联剂处理),以增强其与聚合物的界面结合力。
| 析出物类型 | 表观特征 | 触感 | 预防措施 |
|---|---|---|---|
| 润滑剂(如油酸酰胺) | 均匀雾状白化,有蜡光 | 滑腻 | 严格控制添加量(通常0.05%-0.2%),选择相容性好的品种 |
| 无机填料(如CaCO3) | 灰白色,表面粗糙 | 干涩 | 填料表面处理,控制粒径和添加量 |
| 抗氧剂等小分子助剂 | 轻微白雾,可能带颜色 | 可能粘腻 | 选用高分子量、复合型稳定剂体系 |
材料降解与水解
TPE材料在加工或使用过程中,如果发生热降解、氧化降解或水解,其分子链会发生断裂,产生含羰基等极性基团的低分子物质,也可能导致表面发白,同时往往伴随机械性能的下降。
热降解与氧化降解通常源于过高的加工温度或过长的停留时间。当机筒温度设定过高,或螺杆剪切太强导致局部过热时,聚合物分子链会发生断链,产生醛、酮、羧酸等含氧基团。这些降解产物可能使材料颜色变黄,也可能在表面形成一层白色的降解物。如果料筒内有死角,残留的物料反复受热分解(烧焦),这些焦料被注入型腔,就会在制品表面形成黑点或白点(因组分不同而异)。
水解是针对某些对水分敏感的TPE而言的,例如聚酯型TPU(TPEE)或含有酯键的某些共混物。如果物料在加工前没有充分干燥,残留的水分在加工高温下会使酯键发生水解反应,分子链断裂,生成羧酸和醇。这会导致材料分子量下降,强度损失,有时也会引起表面起泡或出现白色的水解产物。水解发白的制品通常手感发粘,力学性能严重劣化。
鉴别降解的一个方法是热重分析(TGA)或傅里叶变换红外光谱(FTIR),可以检测出降解特征基团。在生产现场,可以观察熔体状态:如果从射嘴射出的熔体条表面粗糙、无光泽或有气泡,且伴有刺激性气味,则很可能发生了降解。
防止降解的关键在于控制好加工的热历史。严格遵守材料供应商推荐的加工温度范围,避免设置过高温度。定期清洁料筒,防止物料滞留分解。对于易水解的TPU等材料,必须使用除湿干燥机进行充分干燥,确保含水率降至0.03%以下(通常干燥条件为80-100°C,2-4小时)。在配方中添加高效抗氧剂也能有效延缓热氧降解。
润滑体系失衡与模具沉积
润滑剂在TPE加工中扮演着双重角色,适量的润滑剂能改善流动性和脱模性,但过量的润滑剂或内外润滑剂比例失衡,则直接导致表面发白等缺陷。
外润滑剂过量是导致表面发白的直接原因。外润滑剂(如硬脂酸、石蜡)与聚合物相容性差,其主要作用是在加工过程中迁移到熔体与模具金属的界面,形成一层润滑膜。如果外润滑剂添加过多,这层膜会过厚,不仅影响熔体对模具细节的复制(导致表面光泽度差),本身就会形成一层白色的蜡状覆盖层。此外,过量的外润滑剂还会在模具表面逐渐积累,形成所谓的“模具析出物”,这些析出物会污染后续制品,导致表面出现无光泽的白斑或云雾状花纹。
模具沉积污染是一个常被忽视但十分重要的问题。内润滑剂(如脂肪酸酯)与聚合物相容性好,降低熔体粘度改善内部流动,减少剪切生热过量可能导致表面发粘外润滑剂(如石蜡、PE蜡)与聚合物相容性差,富集于表面改善脱模,防止粘模过量直接导致表面蜡状白化
解决润滑体系问题,需要精确平衡内外润滑剂的种类和用量。一个原则是:在保证良好脱模的前提下,尽可能减少外润滑剂的用量。对于已出现的模具沉积,必须定期使用专门的模具清洗剂进行彻底清理,以恢复模具表面的光洁度。

颜料分散不良与相容性问题
对于着色TPE制品,表面发白很可能与色母粒或色粉的分散性及相容性有关。
颜料分散不良是导致色差和局部发白的主要原因。如果色母粒的载体树脂与TPE基体相容性不好,或者色母粒在生产过程中未能将颜料充分分散开,存在团聚的颜料颗粒。在TPE加工时,这些团聚的颜料颗粒无法被均匀分散,在制品表面就会形成颜色发花、色点或因散射而显得发白的斑点。尤其是当添加钛白粉(TiO2)制备白色制品时,如果钛白粉分散不均,局部浓度过低,就会露出深色的基体,看起来像是“发灰”或“发白不均”。
颜料或载体树脂与TPE基体发生反应也会导致问题。某些不耐高温的有机颜料在加工温度下可能发生分解,导致颜色变化并可能产生气体,引起表面缺陷。如果色母粒的载体树脂(如LDPE)与TPE基体(如SEBS)相容性极差,会在相界面形成明显的界限,影响表面光泽和颜色表现。
确保颜料良好分散的关键是选择高质量的色母粒,其载体树脂应与TPE基体有良好的相容性。在投料时,应确保母粒与TPE粒料混合均匀。适当提高背压和螺杆转速,有助于在塑化过程中进一步加强颜料的分散。
模具表面状态与冷却因素
模具的物理状态直接决定了TPE制品表面的复制效果。模具表面的任何问题都会直接反映在制品上。
模具温度过低是导致表面缺陷的常见工艺原因。当模具温度过低时,高温的TPE熔体接触到冰冷的模壁,会迅速冷却固化(急冷)。这层急冷层无法完美地复制模具表面的高光洁度,其表面微观粗糙度较大,对光线形成漫反射,使制品表面呈现哑光或灰白色外观,光泽度很低。这种现象在流道末端或薄壁处尤为明显。
模具表面光洁度不足或存在污染。如果模具本身抛光不良,存在加工刀纹、锈蚀或微孔,复制出的制品表面自然粗糙暗淡。长期生产后,模具表面会积累脱模剂残留、油污、碳化料等污染物,这些污染物会影响熔体的正常冷却和表面形成,导致制品表面出现云雾状、花纹状或斑点状的发白区域。
模具排气不良也会间接导致表面发白。困在型腔内的空气在高压下被压缩并升温,可能引起局部材料烧焦或降解,形成发白或褐色的斑痕。
解决之道在于模具的良好维护和工艺参数的精确控制。定期对模具进行专业的清洁和保养,恢复其表面光洁度。根据材料特性,将模具温度设置在一个合理的范围(通常对于SEBS基TPE,模温在30-60°C较为适宜),以保证熔体有足够的流动性去复制模面,又能保证生产效率。
使用环境与老化因素
TPE制品在使用过程中,受到环境因素如紫外线、臭氧、化学溶剂等的作用,会发生老化,导致表面物理化学性质改变,出现发白现象。
紫外线老化可使TPE表面发生光氧化降解。尤其是含有不饱和双键的SBS基TPE,在紫外线照射下,表面分子链断裂、交联,出现粉化、龟裂,失去光泽,变得灰白。同时,配方中的添加剂(如抗氧剂)也可能因紫外线而失效或迁移析出。

溶剂接触是导致TPE表面发白的一个重要外部因素。许多TPE不耐有机溶剂(如醇、酮、酯、石油醚等)。当制品接触这些溶剂时,溶剂可能对TPE表面产生溶胀甚至萃取作用,将其中的增塑剂、润滑剂等小分子物质提取出来。待溶剂挥发后,表面留下一个被破坏的、多孔或粗糙的结构,充满微裂纹和空洞,从而呈现为白色。例如,用酒精频繁擦拭TPE制品表面,就很容易导致此现象。
臭氧老化对不饱和橡胶相的TPE影响显著。臭氧会攻击不饱和双键,导致表面生成大量的微裂纹,这些裂纹散射光线,使表面发白,称为“臭氧龟裂”。
针对环境老化,需要在配方设计阶段就考虑产品的使用环境。添加紫外线吸收剂和光稳定剂以提高耐候性;根据可能接触的介质选择耐化学性更好的TPE种类(如SEBS基的耐化学性通常优于SBS基);避免使用与TPE不相容的溶剂进行清洁。
系统性诊断与解决方案总结
面对TPE表面发白问题,遵循一套系统性的诊断流程至关重要:
第一步:观察与描述。详细记录发白的形态(均匀白雾、云纹、应力发白、点状析出)、出现时间(刚脱模、放置后、使用后)、触感(滑腻、干涩、粘手)、以及是否可逆(弯曲后是否变化,溶剂擦拭是否消失)。
第二步:关联分析。将发白现象与近期变化关联起来:是否换了新的材料批次或牌号?是否调整了工艺参数?模具是否经过维修或长期未保养?发白是否集中在特定腔位或产品结构?
第三步:针对性测试与验证。根据初步判断进行测试。如怀疑应力发白,则进行弯曲测试;怀疑析出,用溶剂擦拭;怀疑降解,检查熔体气味和状态;怀疑模具问题,检查其他腔位或清洁模具后试模。
第四步:制定并实施纠正措施。根据根本原因采取措施:调整配方、优化工艺参数、清洁/修复模具、改善操作规范。
第五步:标准化与预防。将有效的解决方案固化为标准作业程序,加强来料检验和工艺监控,防止问题复发。
总结而言,解决TPE表面发白问题需要材料知识、工艺经验和细致观察的结合。准确识别发白类型是成功解决问题的第一步,而后针对性地从配方、工艺、模具、环境等多个维度进行系统性的优化和控制。

常见问题
问:如何快速区分应力发白和润滑剂析出导致的发白?
答:有两个快速方法:1. 手感测试:润滑剂析出发白表面通常有滑腻感;应力发白区域触感与周围无异,或可能略显粗糙。2. 溶剂测试:用酒精或丙酮棉签轻轻擦拭发白区域。如果是润滑剂析出,发白会暂时消失,待溶剂挥发后可能再次出现;如果是应力发白,擦拭后基本无变化。
问:为什么有些TPE制品在夏天不易发白,而冬天很容易出现应力发白?
答:这主要与温度对TPE性能的影响有关。夏天环境温度高,TPE材料的分子链段运动能力增强,韧性提高,玻璃化转变温度(Tg)相对降低,因而不易发生脆性断裂和银纹化,应力发白倾向减轻。冬天温度低,材料变硬变脆,更容易在应力下产生银纹,导致发白。这提示我们,对于在低温环境下使用的TPE制品,需要选择低温韧性更好的牌号。
问:模具打光成镜面是否能解决表面发白问题?
答:不一定,甚至可能适得其反。高光镜面模具对复制性的要求极高,任何轻微的润滑剂析出、降解或应力不均都会在光洁的表面上被放大,显得更为明显。对于容易析出或存在内应力的配方,使用细纹咬花或哑光面的模具,可以通过漫反射来掩盖轻微的表面缺陷,反而能获得更均匀的外观。因此,模具表面处理应与材料特性相匹配。
问:对于已经生产出来的表面发白的TPE制品,有什么补救措施吗?
答:补救措施有限且效果因情况而异。对于轻微应力发白,可尝试用热风枪轻微加热(需严格控制温度和时间,避免变形),利用热松弛使银纹闭合。对于润滑剂析出,可用溶剂擦拭去除表面层,但这是暂时的,内部助剂可能再次析出。最根本的方法还是从配方和工艺上解决问题,防止缺陷产生。对于要求高的产品,报废处理往往是成本最低的选择。
问:在研发新产品时,如何从配方设计上预防表面发白?
答:预防是关键:1. 核心是平衡配方:确保所有助剂(润滑剂、稳定剂等)与基体相容性好,并严格控制添加量在溶解度范围内,宁少勿多。2. 选择耐迁移性好的助剂品种。3. 保证填料得到良好的表面处理。4. 进行充分的老化测试(热老化、紫外老化)和化学药品耐受性测试,评估其长期使用下的表面稳定性。前期充分的验证能避免量产后的巨大损失。
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