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基础知识:抗氧剂在聚丙烯稳定化中的应用(长效/加工)

发布日期:2023/2/10 14:25:48 访问次数:236

在隔绝氧气的条件下,聚丙烯具有相当好的热稳定性。但是,聚丙烯对氧化作用是
非常敏感的。为此,在送到制品加工厂之前,聚丙烯树脂通常都要经过一定的稳定处
理,至少在聚合阶段就要施用部分抗氧剂;在最后的造粒工序再进一步投加抗氧剂。用
于聚丙烯的抗氧剂应具备以下主要的辅助性能,即不应对聚丙烯基质造成色污,应具有

较好的相容性、抗抽出性和较低的挥发性。


1.聚丙烯的加工稳定剂
一般,聚丙烯的成型加工温度为 220~280℃。若未经有效的稳定处理,那么在加
工温度下聚丙烯就可能发生热降解作用 (熔体指数的增大可直接反映出聚丙烯出现了
降解)。
工业上采用的抗氧剂体系,主要构成是加工稳定剂、长效热稳定剂、硬脂酸钙或硬
脂酸锌及其必要的协同剂。其中,典型的加工稳定剂有 2,6-二叔丁基对甲酚 (简称为
BHT)、亚磷酸酯及膦酸酯类。亚磷酸酯和磷酸酯类稳定剂主要有 4,4′-联苯基二膦酸
四 (2,4-二叔丁基苯基)酯、二亚磷酸二硬脂醇季戊四醇酯、亚磷酸三 (壬基苯基)
酯、亚磷酸三 (2,4-二叔丁基苯基)酯、二亚磷酸二(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇
酯。上述各种稳定剂的用量,一般为 0.05% ~0.25%。在评价各种稳定剂体系的作用
效果时,最好采用多次挤出加工的办法。
值得注意的是,工业上采用的聚丙烯稳定体系中,含磷化合物的稳定剂常要与受阻
酚并用。熔体指数的变化程度与高聚物的固有特性密切相关,但每个稳定剂配方的有效
性并不随高聚物类型的不同而产生显著的改变。
如果对加工稳定性要求不太高,这时只要单独使用高分子量的酚类稳定剂即可。与
2,6-二叔丁基对甲酚 (BHT)的情况不同,含磷化合物具有良好的抽出稳定性,同时,

还具有抑制偶然出现轻度色污的功能。


2.聚丙烯的长效热稳定剂
高温下,聚丙烯一旦接触空气,即可被氧化降解并成为粉状产物。这一氧化过程的
诱导期具有很好的重复性,即通常所谓的热烘老化寿命 (ovenlifetimes)。其氧化的终
点,目测即可很容易地判定。氧化结果所造成的粉化现象,多是从试样的边角开始。试
样热烘老化寿命的单位,常以天计。影响热烘老化寿命的因素,主要是所采用的稳定剂
种类及其稳定剂配方体系、稳定剂的用量、试样厚度和试验温度以及 Forsman所提出的
一些更具体的试验参数。
聚丙烯的长效热稳定剂,主要有中 (M=300~600,M为相对分子质量)、高 (M
=600~1200)分子量的酚类化合物,并常与硫醚类化合物并用。硫醚与酚并用常可产
生协同效应。可作为硫醚化合物应用的有:硫代丙酸二月桂醇酯 (DLTDP)、硫代二丙
酸二硬脂醇酯 (DSTDP)和二 (十八烷基)联硫醚。常用的长效热稳定剂有:3-(3,
5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯、四 3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季
戊四醇酯、1,3,5-三 (3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸酯、1,1,3-三 (5-叔丁
基-4-羟基-2-甲基苯基)丁烷、1,3,5-三 (3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、二[3,3-

二(3′-叔丁基-4′-羟苯基)丁酸]乙二醇酯。


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