聚丙烯的耐候性研究

第19卷第6期高分子材料科學(xué)與工程Vol 19. No 62003 F11 F POL YMER MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERINGNov.2003聚丙烯的耐候性研究胡行俊(廣州合成材料研究院,廣東廣州510665)摘要:未經(jīng)穩定化的聚丙烯在自然環(huán)境中受光和熱的影響,極易自動(dòng)光氧化降解(老化)而破壞不能使用,人們常借助添加穩定劑的措施來(lái)增進(jìn)它的耐候性。通過(guò)受阻胺類(lèi)、受阻酚類(lèi)以及鍵合氮氧改性型等對聚丙烯熔體狀態(tài)的研究,較全面地分析了聚丙烯的耐候性行為及含氮氧基團助劑對増進(jìn)聚丙烯耐候性行為方面的作用。從研究結果可知,鍵合型聚丙烯不僅可行,而且耐候性和耐溶劑抽提性能非常優(yōu)越關(guān)鍵詞:光氧降解;耐候性;鍵合改性聚丙烯中圖分類(lèi)號:TQ325.1+4文獻標識碼:A文章編號:1000-7555(2003)06-0143-03通用聚丙烯在我國南方廣州的氣候條件按GB/T16422.2-1999(氙弧燈)進(jìn)行。下,受日光直接照射和環(huán)境溫度高的影響,較好的品牌在戶(hù)外的壽命最多也只有三年左右,有2結果與討論些甚至僅一年;可是經(jīng)添加改性后的聚丙烯其2.1添加改性聚丙烯熔體狀態(tài)與光氧老化行耐候性水平大大提高可達三年以上或五年、為八年或更長(cháng)不等在固定溫度180C條件下,密煉固體物料目前較通用的措施是添加光穩定劑和抗氧選取不同時(shí)間段的物料試驗其熔體流動(dòng)速率劑,以其協(xié)同效應來(lái)提高聚丙烯的耐候性,這種并進(jìn)行人工光加速老化試驗。結果見(jiàn)Fig.1和方法較為簡(jiǎn)單可行但其中的可變因素較多;而Tab.1。Tab.1展示了同一受阻胺A( Tinuvin直接從熔體本身著(zhù)手進(jìn)行接枝改性卻是另一種770或與不同受阻酚B組合的熔體狀態(tài)。新的方法Tab. I Proportion of the melt mass-flow rate本文將從聚丙烯熔體狀態(tài),系統地論述含Close mixture time (min)氮氧基團助劑對增進(jìn)聚丙烯耐候性行為方面的1 Pure resin (control) 4.52 7.85 11.1 17.8作用。3.828.20216.81%A+0.2%B1051.021.0311實(shí)驗部分0.1%A+0.2%B21.01.081.071.081.1材料2%B968,4914.823.3聚丙烯粉2402:北京燕山石化公司產(chǎn)品B3: PherB4: Phenylphosphine試樣壓制厚度為0.15mm由此可知,研究聚丙烯的耐候性不能勿視1.3儀器其熔體在加工過(guò)程中的穩定性,只有在受阻胺Brabender651型扭矩流變議; ATLAS中國煤化工才能很好抑制材料在苛65/DMC-4型氙燈加速老化試驗議;PE-577型CNMH(氫過(guò)氧化物,使熔體處紅外光譜儀。于穩定狀態(tài);但必須注意,即使在加工過(guò)程中熔1.4方法8收稿日期:2002-05-16;修訂日期:2002-08-18作者簡(jiǎn)介:胡行144高分子材料科學(xué)與工程2003年體處于穩定狀態(tài),但并不能表明材料具備了優(yōu)地判斷材料的光氧老化行為;同時(shí)也為證實(shí)氮越的耐候性能,如Fig.1所示。也就是說(shuō),必須氧基的存在和作用,采取了直接介入法,將已制使選用的助劑組合對材料產(chǎn)生協(xié)同效應時(shí)才能備好的>NO·直接加入已經(jīng)引發(fā)了的聚丙烯有效地提高耐候性,同時(shí)應避免反協(xié)同作用,如熔體中進(jìn)行反應(反應性加工)。從熔體反應試Fig.1中No.5號的結果。由Tab.1和Fig.1看驗結果看,只要掌握好物料配比和嚴格的工藝出,除純樹(shù)脂和硫酚外,其他各類(lèi)酚與受阻胺A祭件,即控制物料在最佳熔流狀態(tài),是可以實(shí)現都有不同程度的協(xié)同效應,都能延長(cháng)聚丙烯的氮氧基與聚丙烯熔體發(fā)生鍵合反應的;而鍵合光氧老化誘導期。改性的聚丙烯具有極優(yōu)越的耐候性和耐溶劑抽提性,見(jiàn)Fig.2、Fig.3和Tab.2三≥5E1.0100040020003600diation time(h)samples containing addiFig, 3 Comparison of photooxidation of PP samples contivestaining additives and PP-boundnumbers as shown above Tab. I1.6: contain 0. 4%A respectively. 1 extracted2: contains 0. 4% nitroxyl radicals only; 3.5:concontains 0. 2%PP-bound.tooxidation of additive a and PPbound after extractionEmbitterment time(h)100200Irradiation time(h)1": originally contain 0.4%:2: original smaplesFig 2 Photooxidation of PP-bound samplesextracted with acetone for 12 h: 3 original samcontrol (unstabilised ) 2, 3 and 4, 5: originallyples alternated under UV exposure (100 h) andprocessed with 0. 3% and 0, 4% bound respec(10h)tively, but 2 and 4 extracted after processingith acetone for 12 hTab.2用脆化作指標,列出了一組添加型2.2聚丙烯烙體的化學(xué)反應與光氧老化行為和鍵合型聚丙烯經(jīng)溶劑處理后各自的光氧化行分析上述試驗可以看出,受阻胺在聚丙烯為效果,顯然鍵合型聚丙烯具有非常優(yōu)良的耐加工過(guò)程中及光氧老化過(guò)程中的主要功能,在溶劑抽提性。從Tab.2看出添加型最多只能于對材料起光穩定化作用,即聚丙烯在受光引溶如通誹完全消失殆盡而失效,而發(fā)后的氧化反應主要是以分子鏈斷裂(降解)反中國煤化應為主;而受阻胺在起穩定化同時(shí),最重要的環(huán)CNMH熔體反應與光氧化行為節是自身發(fā)生了氧化反應,產(chǎn)生了氮氧基(>選取含60%丙烯與乙烯的共聚體,以相同NO·)。此基團可捕獲斷裂后的大分子烷基,的工藝條件,也可以獲得鍵合改性的熔體;且該從而延緩了材料分子鏈中羰基的形成和集聚物料經(jīng)甲醇抽提12h后,同樣具有優(yōu)越的耐光因此可以從材料羰基含量的增加,快速而準確氧老化效果,見(jiàn)Fig.4第6期胡行俊:聚丙烯的耐候性研究(1)強化聚丙烯的耐候性,應強化材料制備的全過(guò)程,不能勿視物料熔體的工藝狀況(2)深入研究受阻胺類(lèi)對材料起光穩定化的作用機理,才能充分發(fā)揮它的功效(3)利用物料的反應性加工方法,可以開(kāi)拓0.6新材料的空間。參考文獻Irradiation time(h)[1]胡行俊( HU Xing-jun).合成材料老化與應用(Synthetic Materials Aging and Application),1992,(3):1Fig, 4 Photooxidation of EPR-bound samples[2] HU X J, Scott G. Polymer Degradation and StabilityI: control: 2.3.4: contain 0.2%bound respectively and extracted after proces3]胡行俊( HU Xing-jun).合成材料老化與應用(Syn-thetic Materials Aging and Application ), 1998, (4)3結論STUDY ON WEATHERING QUALITY OF POLYPROPYLENEHU Xin-junuangzhou Research Institute of Synthetic Materials, Guangzhou 510665, China)ABSTRACT: Unstabilised polypropylene (PP) will be happened photooxidation in anextremespeed, resulted in auto-degration when it be exposed in the natural environment especially absorbed sunlight directly and high temperature. Stabilizers always be added in to improve it'sweathering resistantStudied on the state of Pp melt under the influence of hindered amine, hindered phenol andounded nitroxyl radicals, described thoroughly the performance of PP weathering resistant andindicated the role of nitoxyl radical to improve PP against photooxidation. It is observed that thestyle of bound not only is significant and feasible, but also is an excellent weathering and solventextraction effectKeywords: photooxidation; weathering resistant; bound modified PP中國煤化工CNMHG