耐候聚丙烯老化性能的研究

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1、耐候聚丙烯老化性能的研究聚丙烯由于合成方法簡(jiǎn)單,且具有原料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉、有良好的物理力學(xué)性能與加工性能,從而成為塑料產(chǎn)量增長(zhǎng)最快的品種之一,其產(chǎn)量在五大通用塑料中占第三位。近年來(lái),PP材料越來(lái)越多的被應(yīng)用到家電制造中,20世紀(jì)90年代初,日本住友和三菱化學(xué)株式會(huì)社首先研制開發(fā)成功空調(diào)器用耐候改性PP新型材料。然而,國(guó)內(nèi)部分大量使用耐候PP改性材料制造空調(diào)器主機(jī)外殼的廠商,如海爾、海信等,其原料卻主要是依賴于進(jìn)口,因此,研制這種高性能的耐候PP專用料,具有很大的市場(chǎng)前景。由于聚丙烯鏈上存在著大量不穩(wěn)定的叔碳原子,在有氧的情況下,只需要很小的能量就可以將叔碳原子上的氫脫除而成為叔

2、碳自由基。叔碳自由基非?；钴S,它能造成分子鏈的各種反應(yīng)的發(fā)生,包括鏈增長(zhǎng)、鏈降解,從而造成PP原有性能的喪失,造成PP材料的老化[1～3]。PP由于極易老化,如果不加入抗氧劑,在室外一個(gè)月,其基本物理性能將全部喪失。因此將其用于室外使用,必須想辦法提高其耐老化性能。對(duì)于聚丙烯的耐熱氧老化性能,許多人已經(jīng)做了大量的研究,并且取得豐碩的成果,而聚丙烯的耐光氧老化性能由于受實(shí)驗(yàn)條件(周期長(zhǎng)、模擬自然條件困難、設(shè)備投資大)的限制,研究的并不多。本實(shí)驗(yàn)的目的是在齊魯石化公司生產(chǎn)的EPF30R的基礎(chǔ)上,對(duì)其進(jìn)行改性,使其耐老化性能能夠達(dá)到或超過(guò)日本進(jìn)口的耐候改性PP,從而實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的要求。因此

3、,一方面盡量模擬自然氣候的變化進(jìn)行實(shí)驗(yàn),獲得PP改性材料耐老化性能的變化;另一方面,在同一實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)兩種材料進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn),通過(guò)耐老化性能的對(duì)比,也可獲得PP改性材料耐老化能力的基本數(shù)據(jù),借此也可判斷EPF30R的改性材料是否能夠滿足耐候的性能要求。1　實(shí)驗(yàn)1.1　原料聚丙烯,EPF30R,齊魯石化公司;彈性體(POE),美國(guó)DOW公司;成核劑,MTK-122(DICPK),日本大油墨公司;　　　BaSO4,粒徑5μm,市售;抗氧劑1010,LK-10,遼陽(yáng)有機(jī)化工廠;抗氧劑168,LK-68,遼陽(yáng)有機(jī)化工廠;紫外線吸收劑,UV-531,北京三安化化工產(chǎn)品有限公司;自由基捕獲劑,U

4、V-770,北京三安化化工產(chǎn)品有限公司;ZnO,撫順化工廠;TiO2,金紅石型,濟(jì)南裕豐化工總廠;改性聚丙烯,PPBC3B,日本住友公司。1.2　儀器設(shè)備注射成型機(jī),680g,香港震雄集團(tuán);電子萬(wàn)能拉力機(jī),WDS-10,濟(jì)南試驗(yàn)機(jī)廠;懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī),XCJ-40J,河北承德試驗(yàn)機(jī)廠;簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī),XJJU-50,河北承德試驗(yàn)機(jī)廠;　　同向高速排氣式雙螺桿混煉擠出機(jī)組,TE-50,江蘇科亞化工裝備有限公司;毛細(xì)管流變儀,XLY-Ⅱ型,吉林大學(xué)科教儀器廠?！　?.3　試樣制備試樣制備方法與條件見表1。1.4　試樣樣條實(shí)驗(yàn)中所有原料的混煉,均在同向高速排氣式雙螺桿混煉擠出機(jī)組中進(jìn)行

5、,螺桿轉(zhuǎn)速200r/min,料壓10MPa。料筒各段溫度為:Ⅰ區(qū)160℃,Ⅱ區(qū)175℃,Ⅲ區(qū)176℃,Ⅳ區(qū)178℃,Ⅴ區(qū)190℃,Ⅵ區(qū)200℃,Ⅶ區(qū)195℃,Ⅷ區(qū)190℃。實(shí)驗(yàn)所用樣條均由注射成型制備。在注射前將原料置于干燥箱中,于70℃下干燥2h,然后進(jìn)行試樣注射成型。注射成型機(jī)料筒溫度為:Ⅰ區(qū)190℃,Ⅱ區(qū)200℃,Ⅲ區(qū)210℃。1.5　人工熒光紫外線加速老化對(duì)比實(shí)驗(yàn)將所有試樣(包括日本試樣)均放在老化箱中進(jìn)行紫外線照射,在相同的老化條件下,比較各個(gè)配方之間的耐老化性能的差異,并與日本住友公司生產(chǎn)的改性PPBC3B相比較。所用老化設(shè)備均為自行設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)時(shí)采用Ⅱ型熒光紫外燈,其在

6、313nm處存在發(fā)射峰,光的能量更大,更有利于促進(jìn)聚丙烯的光老化作用。在老化室,置以熒光紫外燈照射,整個(gè)老化室內(nèi)熒光紫外燈的功率共計(jì)500W。采用通風(fēng)的方式控制老化室內(nèi)氣溫在60℃左右。室內(nèi)放置有水,在高溫作用下,水揮發(fā)成水蒸氣,模擬自然界冷凝水的過(guò)程。為使試樣各部件均勻老化,同時(shí)每?jī)尚r(shí)翻動(dòng)試樣一次。1.6　塑料氙燈淘汰曝露試驗(yàn)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB9344—88,選用幾個(gè)配方與PPBC3B一起在氙燈下做淘汰曝露實(shí)驗(yàn),加速聚丙烯的老化,照射時(shí)間為1000h,并將結(jié)果與日產(chǎn)PPBC3B作對(duì)比。2　結(jié)果與討論2.1　對(duì)比老化實(shí)驗(yàn)PP材料是一種很容易老化的塑料,在其制造中都要加入少量的抗氧劑

7、以保證它不會(huì)很快老化。這種抗氧劑用量很少,只能保證其正常的貯存、運(yùn)輸過(guò)程中不致于老化。用來(lái)作室外使用的材料還需要加入防老化劑。因此,為了獲得優(yōu)異的老化性能,我們?cè)谙嗤贤夤庹諒?qiáng)度、相同溫度、相同時(shí)間下對(duì)不同配方的材料進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn),得出了不同的結(jié)論。2.1.1　不同光照時(shí)間對(duì)材料老化性能的影響在基本配方為:EPF30R:100、POE:5、BaSO4:30下選擇兩種方案,一種加有0.1份抗氧劑1010;0.2份抗氧劑168;0.3份UV-531;0.5份ZnO;1.0份