聚丙烯的耐候性研究

第19卷第6期高分子材料科学与工程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(广州合成材料研究院,广东广州510665)摘要:未经稳定化的聚丙烯在自然环境中受光和热的影响,极易自动光氧化降解(老化)而破坏不能使用,人们常借助添加稳定剂的措施来增进它的耐候性。通过受阻胺类、受阻酚类以及键合氮氧改性型等对聚丙烯熔体状态的研究,较全面地分析了聚丙烯的耐候性行为及含氮氧基团助剂对増进聚丙烯耐候性行为方面的作用。从研究结果可知,键合型聚丙烯不仅可行,而且耐候性和耐溶剂抽提性能非常优越关键词:光氧降解;耐候性;键合改性聚丙烯中图分类号:TQ325.1+4文献标识码:A文章编号:1000-7555(2003)06-0143-03通用聚丙烯在我国南方广州的气候条件按GB/T16422.2-1999(氙弧灯)进行。下,受日光直接照射和环境温度高的影响,较好的品牌在户外的寿命最多也只有三年左右,有2结果与讨论些甚至仅一年;可是经添加改性后的聚丙烯其2.1添加改性聚丙烯熔体状态与光氧老化行耐候性水平大大提高可达三年以上或五年、为八年或更长不等在固定温度180C条件下,密炼固体物料目前较通用的措施是添加光稳定剂和抗氧选取不同时间段的物料试验其熔体流动速率剂,以其协同效应来提高聚丙烯的耐候性,这种并进行人工光加速老化试验。结果见Fig.1和方法较为简单可行但其中的可变因素较多;而Tab.1。Tab.1展示了同一受阻胺A( Tinuvin直接从熔体本身着手进行接枝改性却是另一种770或与不同受阻酚B组合的熔体状态。新的方法Tab. I Proportion of the melt mass-flow rate本文将从聚丙烯熔体状态,系统地论述含Close mixture time (min)氮氧基团助剂对增进聚丙烯耐候性行为方面的1 Pure resin (control) 4.52 7.85 11.1 17.8作用。3.828.20216.81%A+0.2%B1051.021.0311实验部分0.1%A+0.2%B21.01.081.071.081.1材料2%B968,4914.823.3聚丙烯粉2402:北京燕山石化公司产品B3: PherB4: Phenylphosphine试样压制厚度为0.15mm由此可知,研究聚丙烯的耐候性不能勿视1.3仪器其熔体在加工过程中的稳定性,只有在受阻胺Brabender651型扭矩流变议; ATLAS中国煤化工才能很好抑制材料在苛65/DMC-4型氙灯加速老化试验议;PE-577型CNMH(氢过氧化物,使熔体处红外光谱仪。于稳定状态;但必须注意,即使在加工过程中熔1.4方法8收稿日期:2002-05-16;修订日期:2002-08-18作者简介:胡行144高分子材料科学与工程2003年体处于稳定状态,但并不能表明材料具备了优地判断材料的光氧老化行为;同时也为证实氮越的耐候性能,如Fig.1所示。也就是说,必须氧基的存在和作用,采取了直接介入法,将已制使选用的助剂组合对材料产生协同效应时才能备好的>NO·直接加入已经引发了的聚丙烯有效地提高耐候性,同时应避免反协同作用,如熔体中进行反应(反应性加工)。从熔体反应试Fig.1中No.5号的结果。由Tab.1和Fig.1看验结果看,只要掌握好物料配比和严格的工艺出,除纯树脂和硫酚外,其他各类酚与受阻胺A祭件,即控制物料在最佳熔流状态,是可以实现都有不同程度的协同效应,都能延长聚丙烯的氮氧基与聚丙烯熔体发生键合反应的;而键合光氧老化诱导期。改性的聚丙烯具有极优越的耐候性和耐溶剂抽提性,见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用脆化作指标,列出了一组添加型2.2聚丙烯烙体的化学反应与光氧老化行为和键合型聚丙烯经溶剂处理后各自的光氧化行分析上述试验可以看出,受阻胺在聚丙烯为效果,显然键合型聚丙烯具有非常优良的耐加工过程中及光氧老化过程中的主要功能,在溶剂抽提性。从Tab.2看出添加型最多只能于对材料起光稳定化作用,即聚丙烯在受光引溶如通誹完全消失殆尽而失效,而发后的氧化反应主要是以分子链断裂(降解)反中国煤化应为主;而受阻胺在起稳定化同时,最重要的环CNMH熔体反应与光氧化行为节是自身发生了氧化反应,产生了氮氧基(>选取含60%丙烯与乙烯的共聚体,以相同NO·)。此基团可捕获断裂后的大分子烷基,的工艺条件,也可以获得键合改性的熔体;且该从而延缓了材料分子链中羰基的形成和集聚物料经甲醇抽提12h后,同样具有优越的耐光因此可以从材料羰基含量的增加,快速而准确氧老化效果,见Fig.4第6期胡行俊:聚丙烯的耐候性研究(1)强化聚丙烯的耐候性,应强化材料制备的全过程,不能勿视物料熔体的工艺状况(2)深入研究受阻胺类对材料起光稳定化的作用机理,才能充分发挥它的功效(3)利用物料的反应性加工方法,可以开拓0.6新材料的空间。参考文献Irradiation time(h)[1]胡行俊( HU Xing-jun).合成材料老化与应用(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).合成材料老化与应用(Syn-thetic Materials Aging and Application ), 1998, (4)3结论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中国煤化工CNMHG