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1010LK-10辽阳有机化工厂;抗氧剂168LK-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680g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XLY-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200r/min料压10MPa。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2h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313nm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500W。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1000h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相同紫外光照强度、相同温度、相同时间下对不同配方的材料进行老化实验得出了不同的结论。2.1.1不同光照时间对材料老化性能的影响在基本配方为:EPF30R:100、POE:5、BaSO4:30下选择两种方案一种加有0.1份抗氧剂1010;0.2份抗氧剂168;