1.聚丙烯概述
聚丙烯是五大通用合成樹脂中的一個重要品種,在國內外的發展均十分迅速。在全球塑料用五大合成樹脂中,聚丙烯的產量占有1/4左右的份額,預計2006年世界五大通用合成樹脂的總產能將達到1億9千萬噸,其中聚丙烯4878萬噸,占總產能的25.6%。而我國2004年聚丙烯樹脂產量為474.88萬噸,進口291.4萬噸,出口1.53萬噸,其表觀消費量為764.7萬噸,占當年全國五大通用樹脂表觀消費量總和2954萬噸的25.9%。預計到2010年我國聚丙烯樹脂的表觀消費量將增加至1080萬噸,較2004年增長40%以上。
2.聚丙烯的老化及耐老化研究
PP的主鏈上有叔碳原子,在熱、氧、紫(zi)外(wai)線(xian)等(deng)外(wai)界(jie)因(yin)素(su)作(zuo)用(yong)下(xia)極(ji)易(yi)發(fa)生(sheng)化(hua)學(xue)變(bian)化(hua),其(qi)表(biao)現(xian)為(wei)紅(hong)外(wai)吸(xi)收(shou)光(guang)譜(pu)中(zhong)出(chu)現(xian)羰(tang)基(ji)峰(feng),隨(sui)後(hou)生(sheng)成(cheng)過(guo)氧(yang)化(hua)物(wu),斷(duan)裂(lie)後(hou)形(xing)成(cheng)遊(you)離(li)基(ji),這(zhe)些(xie)遊(you)離(li)基(ji)進(jin)一(yi)步(bu)引(yin)起(qi)整(zheng)個(ge)大(da)分(fen)子(zi)鏈(lian)裂(lie)解(jie)、支化與交聯,使PP失去高分子材料的特征,喪失其使用性能。
宏觀上可以通過PP特性粘度下降或熔體流動速率增大而加以判斷。特性粘度下降或熔體流動速率增大,意味著聚丙烯分子量變小。例如分子量為27.1萬的PP在310℃的加工溫度下擠出加工三次後,分子量降低至5.23萬。PP主zhu鏈lian斷duan裂lie產chan生sheng大da量liang遊you離li基ji,一yi方fang麵mian會hui繼ji續xu攻gong擊ji主zhu鏈lian上shang碳tan原yuan子zi,導dao致zhi新xin的de降jiang解jie反fan應ying,同tong時shi也ye還hai會hui伴ban隨sui著zhe遊you離li基ji之zhi間jian的de藕ou合he或huo交jiao聯lian,分fen子zi量liang下xia降jiang的de速su度du有you可ke能neng減jian慢man,但dan材cai料liao宏hong觀guan上shang會hui變bian硬ying和he脆cui化hua。降jiang解jie過guo程cheng中zhong產chan生sheng的de氧yang化hua結jie構gou(如羰基、過氧化物等),會進一步提高對光引起降解的敏感性。
根據作用機理不同,抗氧劑可分為遊離基鏈反應終止劑(主抗氧劑)和過氧化物分解劑(輔助抗氧劑)兩類。現在市場上有許多種抗氧劑供選用。選用的原則是價格、與PP的相容性和抗氧化效果。目前獲得認可,且技術經濟兩方麵較為合適的抗氧劑是酚類1010和亞磷酸酯168的複配物,稱之為B215或B225,前者1010與168比例為1:2,後者1010與168比例為1:1。
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在加工過程中隻要加入足夠量的抗氧劑並分散均勻,就可以保證PP在zai整zheng個ge熱re曆li程cheng中zhong的de穩wen定ding,而er且qie在zai成cheng型xing後hou的de相xiang當dang時shi期qi內nei都dou保bao持chi良liang好hao的de穩wen定ding,不bu會hui發fa生sheng嚴yan重zhong降jiang解jie。但dan如ru果guo暴bao露lu在zai戶hu外wai,僅jin有you殘can存cun的de抗kang氧yang劑ji還hai不bu足zu以yi保bao護hu聚ju丙bing烯xi。在zai熱re氧yang化hua過guo程cheng中zhong生sheng成cheng的de羰tang基ji化hua合he物wu會hui在zai強qiang烈lie吸xi收shou紫zi外wai線xian後hou處chu於yu激ji發fa態tai,在zai常chang溫wen下xia也ye會hui使shiPP發生嚴重降解。
- 紫外線吸收劑可吸收波長290~400nm的紫外線。紫外線吸收劑吸收紫外線後被激化,然後轉化成沒有破壞性的長波光(如紅外光)。PP最敏感的波長為290~325nm和370nm左右的紫外光,這在選擇紫外線吸收劑時應加以注意。
- 紫zi外wai線xian淬cui滅mie劑ji其qi作zuo用yong是shi將jiang吸xi收shou了le光guang能neng的de激ji發fa態tai分fen子zi的de能neng量liang迅xun速su地di轉zhuan移yi掉diao,再zai回hui到dao穩wen定ding的de基ji態tai。它ta是shi通tong過guo分fen子zi間jian的de作zuo用yong使shi能neng量liang轉zhuan移yi,而er紫zi外wai線xian吸xi收shou劑ji是shi通tong過guo分fen子zi內nei結jie構gou的de變bian化hua使shi能neng量liang轉zhuan化hua的de。
- 紫外線屏蔽劑主要指炭黑,最好是粒徑為15~25nm的槽法炭黑。添加0.2%炭黑的PP製品預計有10年的耐曬性,而2%的炭黑可以使PP製品有20年以上的耐曝曬性。
對於白色或淺色製品,可使用氧化鋅為屏蔽劑。研究結果表明,添加粒徑0.11μm的氧化鋅10%,可使PP的耐候能力提高到8年以上。適合PP使用的光穩定劑有吸收劑UV-531、UV-327、三嗪-5和淬滅劑NBC、1084等。
特別需要加以注意的是液相本體法聚合出來的聚丙烯,盡管在分子量分布上、灰hui分fen含han量liang上shang和he鹵lu素su含han量liang上shang已yi有you很hen大da改gai進jin,但dan大da部bu分fen仍reng以yi不bu加jia任ren何he助zhu劑ji形xing式shi出chu廠chang。用yong戶hu在zai使shi用yong時shi必bi須xu注zhu意yi及ji時shi使shi用yong並bing加jia入ru適shi量liang的de助zhu劑ji。下xia麵mian是shi粉fen狀zhuangPP耐老化改性的研究結果,見表1、2、3、4。
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表1 耐老化助劑對粉狀PP熱氧老化性能的影響
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粉狀PP:助劑
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氧化誘導期(min) |
熔體流動速率(g/10min) | | | |