聚丙烯抗老化剂复合体系的γ-射线辐照降解研究

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1、第30卷,10期　　　光谱学与光谱分析　　　　　　Vol.30,No.10,pp2671-26752010年10月　　　　　SpectroscopyandSpectralAnalysisOctober，2010聚丙烯/抗老化剂复合体系的γ-射线辐照降解研究周丽娟1,2，张秀芹1，赵莹1，阳明书1，王笃金1*，徐端夫11.中国科学院化学研究所工程塑料重点实验室，北京分子科学国家实验室，北京1001902.中国科学院研究生院，北京100049摘要研究了聚丙烯（PP）及含有受阻酚类抗氧剂和受阻胺类光稳定剂复合体系的PP复合物

2、经过γ-射线辐照后发生的结构变化及抗老化剂所起作用。实验利用红外光谱(FTIR)和示差扫描量热法（DSC）对PP的结构变化进行了系统表征。研究结果表明，当辐照剂量较小（＜50kGy）时，纯PP及其复合物体系均未发生明显降解；当辐照剂量较大（≥50kGy）时，PP及其复合物的羰基指数迅速提高，二者的结晶温度和熔融温度大幅度降低，说明PP发生了严重降解。在相同γ-射线辐照剂量条件下（≥50kGy），PP复合物的羰基指数高于纯PP，而结晶温度以及熔融温度低于纯PP，表明高辐照剂量下抗老化剂复合物的存在不但没有阻止聚丙烯的降解

3、，反而加快了降解的速率。关键词能量传递;改进;纳米材料中图分类号：O632文献标识码：ADOI：10.3964/j.issn.1000-0593(2010)10-2671-05第30卷,10期　　　光谱学与光谱分析　　　　　　Vol.30,No.10,pp2671-26752010年10月　　　　　SpectroscopyandSpectralAnalysisOctober，2010引言聚丙烯（PP）由于具有优良的物理、化学性能以及价格低廉等特点而成为一种应用广泛的通用塑料。PP的降解是影响其使用寿命的一个关键性能，影

4、响PP其降解的因素很多，例如光、热、氧化、水解、高能射线等。为阻止PP的降解，使用过程中会加入一定量的热和光稳定剂，来稳定材料的性能，提高使用寿命。收稿日期：2009-11-23，修订日期：2010-02-26基金项目：国家自然科学基金项目(50533070，50925313)资助作者简介：周丽娟，女，1978年生，中国科学院化学研究所博士研究生e-mail:ljzhou@iccas.ac.cn*通讯联系人e-mail:djwang@iccas.ac.cnγ-射线辐照会引起聚合物内发生化学反应，使得聚合物分子结构及宏观

5、性能发生变化[1-4]，因而可用于聚合物交联和共混体系的硫化，以取代传统的化学方法来改变聚合物的分子结构。在辐照过程中，聚合物基体产生自由基，从而可以引起链断裂，分子量降低；或者引起链交联，分子量增大等。上述现象一般同时共存，哪一种占主导受多种因素影响。γ-射线辐照对PP结构的影响已有许多报道[5-9]，结果表明即使在辐照剂量很小的条件下，PP也发生明显的降解，这主要归因于PP分子中三级氢的存在。为了控制PP在辐照条件下的降解，常用的方法是在PP中加入抗老化剂。受阻酚已被证明是一种有效的长程热稳定剂，受阻胺是一类有效的

6、光稳定剂，同时也具有一定的抗热氧老化作用。热稳定剂和光稳定剂的组合能显著控制PP在热和光条件下的降解[10，11]。在γ-射线辐照过程中，抗老化助剂及其复合体系的存在对PP降解的影响报道迄今较少。本文重点研究了在抗氧剂和光稳定剂存在的条件下，γ-射线辐照对PP降解和结晶性能的影响，探讨了在不同辐照剂量下，纯PP和PP/抗老化剂复合体系结构变化的差异。1实验部分本实验所用PP为PPS1003（北京燕山石化公司），熔融指数为3.6g/10min。抗氧剂为Inganox1010（瑞士Ciba公司），是一种受阻酚类抗氧剂。光稳

7、定剂为Tinuvin622（瑞士Ciba公司），是一种聚合型受阻胺类光稳定剂。二者分子结构式见Scheme1。将一定量抗氧剂和光稳定剂与PP树脂先充分混匀，然后通过双螺杆挤出机（HaakeRC-90）进行熔融共混挤出、造粒、共混，4个加热区段温度分别为190，200，200和190℃。再将所得粒料采用热压法制备样品膜，热压温度为190℃，所制膜厚度为30μm左右。γ-射线以60Co为辐射源，本试验的辐照剂量为5，25，50，100和200kGy。辐照后的薄膜样品利用红外光谱仪表征样品结构随辐照剂量的变化。红外光谱测试在

8、PE2000型傅里叶变换红外光谱仪上完成，扫描次数为32次，分辨率为4cm-1。利用示差扫描量热法观察PP基体结晶结构的变化，仪器型号为Perkin-ElmerDSC-7，升降温速率为10℃·min-1，温度扫描区间为50～210℃。第30卷,10期　　　光谱学与光谱分析　　　　　　Vol.30,No.10,pp2671-2675