在現代制造業向智能化、綠色化轉型的進程中，耐候性精密注塑件已成為汽車、建筑、戶外電子設備等領域的核心基礎部件。

這類產品的性能直接決定終端設備在復雜環境下的可靠性 —— 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致尺寸精度失效、力學性能劣化等系列問題。當前，隨著 5G 基建、新能源汽車等新興產業

對高耐候注塑件需求的激增，如何通過材料配方優化實現 "環境適應性 - 加工精度 - 成本控制" 的平衡，已成為行業技術突破的

關鍵方向。

一、材料耐候性需求的場景化分析

（一）不同應用領域的環境挑戰

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

（5% NaCl 溶液噴霧）及融雪劑（含氯離子）的復合侵蝕。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）環境中保持尺寸穩定性。實測數據顯

示，未優化配方的 PVC 型材在 5000 小時人工氣候老化后，拉伸強度保留率可能低于 60%，導致型材變形引發幕墻密封失效。

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

≥100MΩ。傳統 ABS 材料在此條件下易發生水解，導致介電性能驟降。

（二）關鍵性能評價指標

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

進行測試，優質耐候材料的黃變指數（ΔYI）應≤5，拉伸強度保留率≥85%。

2. 熱氧穩定性：通過差示掃描量熱法（DSC）測定氧化誘導時間（OIT），在 200℃氮氣氛圍下，OIT≥20min 的材料方可滿足高溫環

境長期使用要求。

3. 耐化學介質性：在 5% 硫酸、10% 氫氧化鈉溶液中浸泡 30 天，質量變化率應控制在 ±3% 以內，表面無明顯龜裂或溶脹現象。

二、耐候基料的科學選型策略

（一）高性能聚合物基體對比

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

光學鏡片等精密部件。

2. 改性聚丙烯（PP）：密度 0.91g/cm3、耐化學性優異，因分子鏈叔氫易氧化，需復合 0.2% 受阻胺光穩定劑（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，但加工溫度高達 380-400℃，通過與 30% 碳纖維復合可進一步提升耐候性，

適用于高端工業領域。

（二）增強體系的協同設計

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

留率從 65% 提高至 82%。

2. 納米填料應用：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、耐候添加劑的協同增效技術

（一）光穩定體系的復配原則

1. 紫外線吸收劑 + 受阻胺光穩定劑（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式反應，形成 "屏蔽 - 淬滅" 雙重防護。

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），可淬滅材料內部因 UV 激發產生的過氧化物，使熱氧老化后的拉伸強度

保留率提高 15-20%。

（二）抗水解體系的構建

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

2. 水解穩定劑：在 PET 中加入 1-2% 的碳化二亞胺類穩定劑（如 Stabaxol P），可與水解產生的羧酸基團反應，抑制聚合物鏈斷裂，使濕熱老化后的特性粘度保留率≥90%。

四、加工工藝對耐候性的影響與調控

（一）成型參數優化

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

2. 冷卻速率管理：PP/30% GF 體系快速冷卻（模溫≤40℃）會導致玻纖取向不均，在 UV 照射下易產生應力開裂，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% 以上的成型內應力，使耐候測試中的開裂風險降低 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、新時代耐候材料創新方向

（一）綠色耐候體系開發

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 復配，在 PP 中添加 25% 即可達到 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. 自修復耐候涂層：在 PU 涂料中嵌入微膠囊化的二環戊二烯（DCPD），當涂層受 UV 損傷出現微裂紋時，膠囊破裂釋放催化劑使 DCPD 聚合，實現裂紋自修復，修復效率可達 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，當材料因 UV 老化導致性能下降時，顏色從無色變為藍色，可直觀指示耐候失效臨界點，為戶外設備維護提供可視化依據。

六、結語

在 "雙碳" 目標與智能制造驅動的產業變革中，耐候性精密注塑件的材料配方優化已從單一性能提升轉向全生命周期解決方案。企業需以應用場景環境參數為導向，構建 "基體樹脂 - 增強體系 - 功能助劑 - 工藝調控" 的協同優化模型，同時探索綠色化、智能化耐候材料的創新路徑。通過如華仁模具等具備 20 年精密注塑經驗的企業實踐驗證，科學的配方策略可使耐候產品的使用壽命提升 2-3 倍，為新能源、高端裝備等領域的國產化突破提供基礎支撐。