抗氧剂对聚丙烯（PP）材料的影响因素

抗氧剂的简介

    抗氧剂是添加于塑料材料中，有效地抑制或降低塑料大分子的热氧化反应速度，明显地提高塑料材料的耐热性能，延缓塑料材料的降解、老化过程，延长塑料制品使用寿命，提高塑料制品使用价值的塑料助剂。

    抗氧剂是塑料中应用最广泛的助剂。应用最广泛的内容之一，是指在塑料的聚合合成、造粒、储存、加工、使用各个不同阶段，均有抗氧剂的应用。应用最广泛的内容之二，是指当今世界上已出现的各种不同分子结构的塑料材料种类，如聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯类聚合物、工程塑料、改性塑料等材料中，应用抗氧剂的塑料材料种类最多。

常用的塑料抗氧剂按分子结构和作用机理一般分为四类：受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代类及复合类。

抗氧剂对高分子材料的影响因素

高分子聚合物中抗氧剂体系选择的是否合适，需要进行评价和验证，既然是考察其应用性能，那么就要考察其添加到聚合物后相关性能的变化。对于高分子聚丙烯材料，因其自身特性，主要从以下几项性能进行考察。

01

熔融指数或粘度

  熔融指数是聚丙烯树脂加工性能的一个重要指标，通常用熔融指数法来评价抗氧剂防护的高分子材料的加工稳定性。加工前后熔融指数的变化愈大，材料的加工稳定性愈差。因此考察抗氧剂稳定剂体系经多次挤出后熔融指数的变化。其结果如表1所示。

表1多次挤出后熔融指数的变化对比

挤出 次数	MFI(g/10min)
	体系A	体系B	体系C	体系D
	1010/168/CaSt/PP	进口抗氧剂/PP	XY-1/PP	XY-2/PP
1	4.6	4.2	4.2	4.8
2	6.3	6.0	4.8	5.5
3	7.1	6.9	5.6	7.2
4	20.5	11.1	8.8	10.0
5	26.1	13.5	12.1	15.3

由表1可以看出，体系C的熔融指数经五次挤出后变化相对较小；体系B、D次之，且两者之间相差不大；体系A变化最大。由此可知，抗氧剂XY-1、XY-2与进口复合抗氧剂对PP的加工稳定性的作用基本相当，明显优于传统抗氧剂稳定体系。

02

黄色指数

聚丙烯在加工过程中，易产生热老化现象，加入的主抗氧剂在抑制聚丙烯降解的同时形成醌类发色物，使制品颜色发黄。因此，添加抗氧剂稳定体系的聚丙烯，经多次挤出后用黄色指数的变化来评价抗氧剂对聚丙烯加工性的影响。试验结果见表2：

表2多次挤出后黄色指数的变化

挤出 次数	黄色指数（2度、C光源、ASTM标准）
	体系A	体系B	体系C	体系D
1	1.5	1.0	0.9	1.1
2	3.3	2.0	1.9	2.3
3	6.2	3.6	3.3	3.8
4	8.5	4.5	4.3	4.9
5	10.2	6.7	6.2	7.1

      从表2数据可以看出，体系B、体系D的黄色指数受挤出次数影响较小；体系A的黄度指数在经过第五次挤出后变化较大。可见，体系C对PP的黄色指数影响最小。

03

氧化诱导期

氧化诱导期是指在一定条件下聚合物与氧发生链式自动氧化反应时间，表明一定温度下（200℃）聚丙烯与氧发生反应的难易。氧化诱导期越大，表明体系在高温下越有效地阻止自由基的形成。一旦聚丙烯中生成自由基，即迅速吸氧，发生链式自动氧化反应。将四个抗氧剂稳定体系与聚丙烯粉料经第一次挤出后的粒料，在DSC上进行氧化诱导期测试，其测试结果如表3所示。

表3氧化诱导测试比较

挤出 次数	时间(min),200℃
	体系A	体系B	体系C	体系D
1	3.08	11.84	12.56	10.80

由表3可以看出，一次挤出后，氧化诱导期大小顺序为：体系C>体系B>体系D>体系A。氧化诱导期更长。说明使用此体系的PP材料热稳定性更优。

04

长期耐热氧老化

   长期耐热氧老化功能是塑料材料防老化或耐候的基础功能，防紫外或防光老化功能则是建立在基础功能之上的提高功能。户外使用的改性塑料制品，在光稳定体系中，组合适合的抗氧剂体系和适当的添加量，可以适度地提高制品的长期光稳定作用或效果。

总结

通过以上实验数据表明，不同抗氧体系对材料的熔融指数或粘度，黄色指数，氧化诱导期，长期耐热氧老化存在不同的影响。高分子聚合物选择什么样的抗氧剂体系，除了常规的品种，不同的产品要求、人员的使用习惯、来源的渠道等都会影响人们的选择，但选择什么最合适的抗氧剂，需要人们不断的实验和生产实践，也依赖科技人员开发新的抗氧剂品种。而对于高分子行业的技术人员来说，当进行配方研究的时候，需要通过大量的实验，选择适合的抗氧剂及抗氧剂组合，开发出合适的材料。