新型聚丙烯稳定化体系的应用研究

助 剂

新型聚丙烯稳定化体系的应用研究

赵起超

(北京燕山石油化工股份有限公司,北京102500)

摘　要:通过与常规受阻胺类光稳定剂Tinuvin622、Chimassorb944的对比配方实验,考核了复合型光稳定剂BW2 6911对聚丙烯的光稳定化效果及耐热氧老化协同效应,建立了新型聚丙烯稳定化体系。

关　键　词:聚丙烯;稳定化;受阻胺光稳定剂

中图分类号:TQ325.1+4 文献标识码:B 文章编号:1001Ο9278(2003)08Ο0071Ο04

Application R esearch of N e w Stabilization Systems for PP

ZHAO Qi2chao

(Beijing Y anshan Petrochemical Co.,Ltd.,Beijng102500,China)

Abstract:On the basis of contrast tests between composite hindered amine light stabilizer BW26911and conventional hindered amine light stabilizer Tinuvin622and Chimassorb944,synergetic effect of light stability and thermostability of BW26911on PP is observed and a new stabilization system for PP is cre2 ated.

K ey w ords:polypropylene;stabilization;hindered amine light stabilizer

提高光、热稳定性,延长使用寿命,始终是聚烯烃功能化和工程化研究的热点课题。与聚乙烯树脂相比,聚丙烯分子链上众多叔碳原子的存在,更易受光、热激发的氧自由基攻击而断链老化,力学性能迅速下降直至失去使用价值。未经稳定化的聚丙烯粉状树脂在夏季高温贮运中,熔体流动速率就可能发生变化。聚丙烯的光、热稳定化研究更为迫切和重要。

在聚丙烯的稳定化研究过程中,很多研究者走入了误区。误区之一是只考虑热稳定化,而轻视光稳定化。认为聚丙烯树脂造粒过程中已添加了抗氧剂,制品生产及使用过程中的进一步光、热氧稳定性问题都很少考虑。误区之二是没有同步考虑光、热稳定化。仅考虑单一结构的助剂较多,考虑复合助剂少。

针对上述问题,本课题选用了一种由受阻胺型光稳定剂与热稳定剂、金属离子螯合剂、光热稳定化协效剂等多组分复合而成的复合光稳定剂BW26911。将BW26911和常规光稳定剂分别与传统抗氧剂组成稳定化体系进行对比实验,考查其对聚丙烯的光稳定效果

收稿日期:2003Ο06Ο14和耐热氧老化性的协同效应。试验数据表明,在相同添加量的情况下,BW26911的光稳定效果远远优于目前市售常规的受阻胺稳定剂622、944。用于均聚聚丙烯时,BW26911与常规1010/168或1076/168抗氧剂体系配合都显示出明显的抗热氧老化协同效果。而在共聚型聚丙烯中,BW26911与1010/168抗氧剂体系的协效则更为突出。

1　试验

1.1　原料

PP,F1002(粉料),燕化聚丙烯事业部;

PP,1947(粉料),燕化聚丙烯事业部;

光稳定剂,BW26911,北京市化工研究院;

Chimassorb944(以下简称944),瑞士汽巴公司;

Tinuvin622(以下简称622),瑞士汽巴公司;

其他助剂:Irgnox1010,瑞士汽巴公司;

Irgafos168,瑞士汽巴公司;

Irgnox1076,瑞士汽巴公司;

硬脂酸钙,江苏宜兴湖景。

第17卷　第8期中　国　塑　料Vol.17,No.8 2003年8月CHINA PLASTICS Aug.,2003

1.2　仪器及设备

高速混合机,GH210D Y,北京塑机厂;

双螺杆挤出机,TE230,江苏南京科亚;

压片机,B2340C,美国PHI公司;

光老化箱,WEL26X2HC,日本SugA;

热老化箱,CS10122AB,重庆银河实验仪器厂;

拉力实验机,INSTRON5565,英国Instron公司。

1.3　试样制备

按配方(见表1)称量各添加剂及基础树脂,置于高速混合机中混合3min后,投入双螺杆挤出机挤出、切粒。挤出工艺条件见表2。按ISO29321986标准,用压片机制成1mm厚的样片。

表1　添加剂配方

Tab.1　The additive presciption

编号树脂

光稳定剂/‰抗氧剂/‰622944691110101681076

CaSt

/‰

1PP,F100230.511 2PP,F100230.511 3PP,F100230.511 4PP,F1002310.51 5PP,F1002310.51 6PP,F1002310.51 7PP,194730.511 8PP,194730.511 9PP,194730.511 10PP,1947310.51 11PP,1947310.51 12PP,1947310.51 13PP,F10020.511 14PP,F100210.51 15PP,19470.511 16PP,194710.51

表2　挤出工艺条件

Tab.2　Process condition of extrusion

编号

机筒温度/℃

1段2段3段4段5段机头

螺杆

转速/

r・min-1

喂料螺

杆转速/

r・min-1

主机电

流/A

机头压

力/MPa

1～61902002102102102102004017～18 3.8～4.3 7～121902002102102102102006016～17 2.9～3.0

1.4　测试

光氧老化试验,样片置于WE L26X2HC(SugA)氙灯老化箱中,定期(0h、1000h、2000h、3000h、4000h)取出试样,按ISO4892-2在拉力机上测试拉伸性能。

热氧老化试验,样片置于130℃烘箱中,每隔24h 观察样品脆断情况。脆化时间采用对折法测定。

2　结果与讨论

2.1　不同光稳定剂对聚丙烯光老化性能的影响

按表1中1#、2#、3#配方制样的三种光稳定剂样片在光老化箱中进行加速老化试验,试验数据见表3。由测试结果计算的拉伸强度保留率见表3及图1。

表3　加速光老化试验结果

Tab.3　The aging test results

样品号测试项目

测试时间/h

017002000300035004000 1#屈服强度/MPa34.6-----断裂强度/MPa42.012.3----

断裂伸长率/%780-----

拉伸断裂强度保留率/%10029.3----2#屈服强度/MPa34.5-----断裂强度/MPa42.5-37.69.5--

断裂伸长率/%788-----

拉伸断裂强度保留率/%100-88.522.4--3#屈服强度/MPa33.9-----断裂强度/MPa43.1-37.737.438.936.4

断裂伸长率/%776-----

拉伸断裂强度保留率/%100-87.586.890.384.

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图1　光稳定剂对聚丙烯拉伸断裂强度保留率的影响

Fig.1　The effect of light stabilizer on tensile break

strength’s retention of PP

由表3图1可见,BW26911在加速光老化试验中表现出优异的抗光氧老化作用。622和944是目前国内外耐候聚丙烯制品的常用光稳定剂品种,3‰的添加量也是常规用量。试验数据表明,氙灯照射时间达4000h后,3#(BW26911)样片的断裂强度保持率仍大于80%,远远优于1#(622)和2#(944)样片。按照G B9344-88,在合成材料的加速老化试验过程中,通常以特定强度指标的保持率下降到50%的对应曝露时间为其判定终点。因此,在本试验条件下,加入光稳定剂622的1#样片耐候性小于1700h,加入944的2#样片小于3000h,加入BW26911的3#样片则大于4000h。可见BW26911为一高效光稳定剂,其光稳定性能明显优于常规光稳定剂。

2.2　BW26911与不同抗氧剂的配伍性比较

表1所列16组配方是抗氧体系A(1010/168)和抗氧体系B(1076/168)分别与三种光稳定剂(622、944、6911)组成不同的稳定体系。将含不同稳定体系的PP

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