聚丙烯抗热氧老化评价新方法研究.pdf

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1、工程塑料应用2011年，第39卷，第2期聚丙烯抗热氧老化评价新方法研究杨燕李永华罗忠富(金发科技股份有限公司，广州510520)摘要通过Haake转矩流变仪考察了不同抗氧剂及其添加量对聚丙烯(PP)热氧化分解的影响，筛选出抗氧效果优良的抗氧剂体系，并添加到滑石粉填充PP中，考察在150℃、113次／h换气速率条件下的热氧老化性能。研究发现，抗氧剂含量及接触面积对材料的热氧老化具有显著的影响，且转矩变化的时间与长期热氧老化有一定对应关系。这种测试转矩变化的方法，简单易行，准确可靠，能准确反映材料的热氧老化性能，转矩变化能作为抗老化性能的初步测定的通用方法关键词抗氧剂聚丙烯热氧老化聚

2、丙烯(PP)已经广泛应用于家用电器、机械与1．2主要设备、仪器包装等行业。近年来，随着汽车行业的不断发展壮注塑机：EM80一V型，震德塑料机械有限公司；大，汽车消费不断增加，PP复合材料用于汽车行业鼓风干燥箱：DHG一9023A型，上海一恒科学仪也不断增加。但是PP由于分子链中含有叔碳原器有限公司；子，极易受热、氧、紫外线等外界因素引发而分解，在Haake转矩流变仪：RC300P型，德国HAAKE加工、储存和应用过程中，均可能受到热氧的攻击分公司。解，必须使用抗氧剂进行防老化保护。对于长期使1．3转矩测试用的PP制件，其热氧老化性能尤为重要。按比例称量物料，混合均匀，利用转矩流变

3、仪在PP的热氧化过程是通过典型的自由基引发链一定温度和转速下测量转矩的变化。此项试验主要断机理进行的。在这一过程中，氢过氧化物是氧化评价高温、高剪切下，抗氧剂种类及用量对PP热氧反应的中间体，它继续分解成自由基，引发进一步热老化程度的影响，按不同的配方设计进行试验，将试氧化分解。一般通过电热鼓风干燥箱来评价1)P长验数据进行对比评价。期热氧老化性能，该方法能真实模拟实际老化性能，1．4热氧老化测试但存在老化时间长，且占用设备、耗费能量的缺点。按比例称量物料，混合均匀，在190～220~C条如果能够预先通过一种检测方法在较短的时间内对件下在双螺杆挤出机中挤出造粒、干燥，在210～抗

4、氧剂种类卜J、用量进行初步筛选，这将是非常有220~C条件下注塑成标准试样和方板。将试样和方意义的。氧化诱导期(OIT)方法是评价热氧化板置于150~C烘箱中，进行热空气循环，换气次数为分解的一种间接方法，但该方法受到的影响因素较l15次／h。每24h观察表面状况，记录出现粉化的多，因此用其诱导时问来表征长期热氧老化性能需时间。此项试验主要评价在高温下抗氧剂种类及用要商榷。鉴于PP的分解是伴随着大分子链骨架断量对PP实际热氧老化性能的影响，按不同的配方链而形成链长较短的分子链，从而使材料的流动性设计进行试验，将试验数据进行对比评价。变大，而转矩流变仪能够评价转矩随时间的变化情2结

5、果与讨论况，这就为我们提供了一种间接评价热氧老化程度2．1Haake转矩流变仪对热氧老化效果的评价的方法。PP发生热氧老化，其粘度降低，转矩发生下降，从而可通过转矩的降低情况判定PP降解的过程。1实验部分图1示出含质量分数0．15％抗氧剂的PP的时间一1．1主要原材料转矩曲线。其中AO一1为AO一1+AO一5抗氧体均聚PP：巴塞尔公司；系，AO一2为AO一2+AO一5抗氧体系，AO一3为抗氧剂AO一1(有效成分质量分数90％)、AOAO一3+AO一5抗氧体系，下同。从图1可以看出，一2(有效成分质量分数96％)、AO一3(有效成分质量分数96％)、AO一4(有效成分质量分数96％

6、)、AO～5均为市售。杨燕，等：聚丙烯抗热氧老化评价新方法研究67的抗氧性能基本一致，但是AO一1较差，在55rain时，转矩急剧下降，这与前面图2中添加0．2％的三个抗氧剂体系的抗老化分解能力实验一致。与含质量分数0．2％的抗氧体系相比，AO一1转矩变化的时间发生了延后，这可能是由于抗氧剂含量的增加，消耗完抗氧剂的时间延长所致。0102030405O60708090时间／min图4示出添加质量分数0．2％AO一4与AO一3△一A0—1：一A0—2：O—A0—3的PP的转矩变化对比。其中AO一4与AO一2相图1舍质量分数0．15％抗氧剂的PP的时间一转矩曲线比颗粒较小。由图4可知

7、，AO一3与AO一4的转矩AO一3抗氧剂对于PP的抗氧效果明显具有优势，数据基本一致，抗氧性能都较好，这可能是由于抗氧在40min后其转矩的降幅小于AO一1和AO一2，而剂有效成分一样时，其与树脂的接触面积会影响热AO一1与AO一2转矩降低趋势基本差不多，这可能氧老化的效果，颗粒尺寸小，与PP树脂的接触面积是由于抗氧剂含量少时，抗氧剂来不及终止PP自变大，从而抗热氧老化性能变好。氧化产生的自由基及氢过氧化物，从而PP很快降解为低分子量化合物，导致转矩变小。图2示出含质量分数0．2