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,LK-10,辽阳有机化工厂;抗氧剂168,LK-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