耐候聚丙烯老化性能的研究.docx

耐候聚丙烯老化性能的研究 聚丙烯由于合成方法简单,且具有原料来源丰富、价格低廉、有良好的物理力学性能与加工性能,从而成为塑料产量增长最快的品种之一,其产量在五大通用 塑料中占第三位。近年来,PP 材料越来越多的被应用到家电制造中,20 世纪90 年代初,日本住友和三菱化学株式会社首先研制开发成功空调器用耐候改性PP 新型材料。然而,国内部分大量使用耐候PP 改性材料制造空调器主机外壳的厂商,如海尔、海信等,其原料却主要是依赖于进口,因此,研制这种高性能的耐候 PP 专用料,具有很大的市场前景。 由于聚丙烯链上存在着大量不稳定的叔碳原子,在有氧的情况下,只需要很小的能量就可以将叔碳原子上的氢脱除而成为叔碳自由基。叔碳自由基非常活 跃,它能造成分子链的各种反应的发生,包括链增长、链降解,从而造成PP 原有性能的丧失,造成PP 材料的老化[1～3 ] 。PP 由于极易老化,如果不加入抗氧剂,在 室外一个月,其基本物理性能将全部丧失。因此将其用于室外使用,必须想办法提高其耐老化性能。 对于聚丙烯的耐热氧老化性能,许多人已经做了大量的研究,并且取得丰硕的成果,而聚丙烯的耐光氧老化性能由于受实验条件(周期长、模拟自然条件困 难、设备投资大) 的限制,研究的并不多。本实验的目的是在齐鲁石化公司生产的EPF30R 的基础上,对其进行改性,使其耐老化性能能够达到或超过日本进口 的耐候改性PP ,从而实现国产化的要求。因此,一方面尽量模拟自然气候的变化进行实验,获得PP 改性材料耐老化性能的变化;另一方面,在同一实验条件下对 两种材料进行老化实验,通过耐老化性能的对比,也可获得PP 改性材料耐老化能力的基本数据,借此也可判断EPF30R 的改性材料是否能够满足耐候的性能要 求。 1 　实验 1. 1 　原料 聚丙烯,EPF30R ,齐鲁石化公司; 弹性体(POE) ,美国DOW 公司; 成核剂, MTK-122 ( DICPK) , 日本大油墨公司; 　　　 BaSO4 ,粒径5μm ,市售; 抗氧剂1010 ,L K-10 ,辽阳有机化工厂; 抗氧剂168 ,L K-68 ,辽阳有机化工厂; 紫外线吸收剂,UV-531 ,北京三安化化工产品有限公司; 自由基捕获剂,UV-770 ,北京三安化化工产品有限公司; ZnO ,抚顺化工厂; TiO2 ,金红石型,济南裕丰化工总厂; 改性聚丙烯,PPBC3B ,日本住友公司。 1. 2 　仪器设备 注射成型机,680 g ,香港震雄集团; 电子万能拉力机,WDS-10 ,济南试验机厂; 悬臂梁冲击试验机,XCJ-40J ,河北承德试验机厂; 简支梁冲击试验机, XJJU-50 , 河北承德试验机厂; 　　 同向高速排气式双螺杆混炼挤出机组, TE-50 ,江苏科亚化工装备有限公司; 毛细管流变仪, XL Y-Ⅱ型, 吉林大学科教仪器厂。　　 1. 3 　试样制备 试样制备方法与条件见表1 。 1. 4 　试样样条 实验中所有原料的混炼,均在同向高速排气式双螺杆混炼挤出机组中进行,螺杆转速200 r/ min ,料压10 MPa。料筒各段温度为: Ⅰ区160 ℃, Ⅱ区175 ℃,Ⅲ区176 ℃, Ⅳ区178 ℃, Ⅴ区190 ℃, Ⅵ区200 ℃, Ⅶ区195 ℃, Ⅷ区190 ℃。实验所用样条均由注射成型制备。在注射前将原料置于干燥箱中,于70 ℃下干燥2 h ,然后进行试样注射成型。 注射成型机料筒温度为: Ⅰ区190 ℃, Ⅱ区200 ℃,Ⅲ区210 ℃。 1. 5 　人工荧光紫外线加速老化对比实验 将所有试样(包括日本试样) 均放在老化箱中进行紫外线照射,在相同的老化条件下,比较各个配方之间的耐老化性能的差异,并与日本住友公司生产的改性PPBC3B 相比较。 所用老化设备均为自行设计。实验时采用Ⅱ型荧光紫外灯,其在313 nm 处存在发射峰,光的能量更大,更有利于促进聚丙烯的光老化作用。在老化室,置以 荧光紫外灯照射,整个老化室内荧光紫外灯的功率共计500 W。采用通风的方式控制老化室内气温在60 ℃左右。室内放置有水,在高温作用下,水挥发成水蒸气,模拟自然界冷凝水的过程。为使试样各部件均匀老化,同时每两小时翻动试样一次。 1. 6 　塑料氙灯淘汰曝露试验 根据国家标准GB9344 —88 , 选用几个配方与PPBC3B一起在氙灯下做淘汰曝露实验,加速聚丙烯的老化,照射时间为1 000 h ,并将结果与日产PPBC3B 作对比。 2 　结果与讨论 2. 1 　对比老化实验 PP 材料是一种很容易老化的塑料,在其制造中都要加入少量的抗氧剂以保证它不会很快老化。这种抗氧剂用量很少,只能保证其正常的贮存、运输过程中不致于老化。用来作室外使用的材料还需要加入防老化剂。因此,为了获得优异的老化性能,我们在