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聚烯烃抗老化助剂的选择及应用(4)
时间:2015-03-24

4.抗氧剂的选择

抗氧剂分为主抗氧剂和辅助抗氧剂。

聚烯烃中使用的主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。抗氧剂中活性基团为受阻酚,它能与树脂中自由基(ROO?、RO?、R?)反应生成活性较低的基团,形成稳定的化合物。

聚烯烃中使用的辅助抗氧剂是亚磷酸酯类和硫代丙二酸类抗氧剂,它能分解树脂中过氧化物(ROOH),有效地阻止聚合物加工时热氧降解反应。如果聚烯烃中防老化体系采用受阻胺光稳定剂,不宜采用硫代丙二酸类抗氧剂。硫代丙二酸类抗氧剂所含的硫会氧化,生成的酸性物质能与哌啶基团反应,生成盐类,使哌啶基活性下降,造成光稳定剂失效。


以四甲基哌啶为母体的受阻胺光稳定剂对提高长期热稳定性有极大的好处。

低密度聚乙烯性能较稳定不易被氧化,高密度聚乙烯抗氧化性能也较聚丙烯好。聚烯烃中抗氧化性LDPE>HDPE>PP。由于叔碳原子的存在,聚丙烯在加工温度250~280℃易被氧化,因此必须加入抗氧剂。

在聚烯烃中基础稳定剂,除了主、辅抗氧剂外,往往忽略添加除酸剂。除酸剂能防止制品的变色、对改善长期热稳定性有邦助。

 

选择抗氧剂应考虑以下三个方面因素。

4.1抗氧剂的相容性和耐抽提性

聚烯烃树脂是非极性的,抗氧剂是极性的,抗氧剂在聚烯烃中相容性不好。在聚烯烃树脂中抗氧剂溶解度为0.1%左右,因此在物料中抗氧剂浓度不能太高,通常在0.05~0.15%范围。

表3:抗氧剂在LLDPE薄膜中出现喷霜和损耗时间

抗氧剂 至出现喷霜的天数 达到损失50%的天数
室温 60℃ 60℃
抗氧剂BHT >1650 >1650 0.08
抗氧剂1076 >1650 >1650 400
抗氧剂1010 14 2 105

抗氧剂含量0.1%,硬脂酸钙0.15%,0.5mm压延膜


选择抗氧剂的相容性应从树脂极性、分子链结构、结晶特性等多方面考虑,分子量不能太大,相容性要适中,使助剂在树脂中能自由迁移。小分子抗氧剂易析出,会起‘白霜’。而抗氧剂1076在聚乙烯中相容性比抗氧剂1010好,不易从树脂中析出,不易产生‘喷霜’现象。

4.2抗氧剂的加工性能

树脂加入助剂后,在加工时树脂熔融粘度和螺杆扭矩都会发生变化,抗氧剂1076对树脂变色影响小,加工润滑性好。抗氧剂1010抗氧化性能好,加工润滑性不如1076,但可能使树脂着色。

抗氧剂的熔点与树脂熔融范围相差较大时,会产生助剂抱螺杆和偏流现象。

4.3抗氧剂的安全性

常用抗氧剂的通常都符合美国FDA标准。如:抗氧剂1010、1076、1790、168、626等。但各国标准中,对各种制品中应用时还会提出一定的限制。在使用时应注意各个标准的差异,必须使产品助剂用量符合使用地区对各种制品实施的标准。