聚丙烯老化原因及抗老化探索

一、聚丙烯老化機(jī)制

聚丙烯老化是在生產(chǎn)制造、存儲、運(yùn)輸和應(yīng)用等環(huán)節(jié)中，受光、熱和化學(xué)催化等的綜合性的作用，化學(xué)構(gòu)成部分及其物理結(jié)構(gòu)出現(xiàn)顯著改變，特性對應(yīng)降低的狀況。當(dāng)中，光和熱是對聚丙烯老化起關(guān)鍵作用的兩類原因，分別稱之為光氧老化和熱氧老化，這些均可以使聚丙烯自動(dòng)出現(xiàn)催化氧化反應(yīng)。聚丙烯老化主要有四類改變，即外觀、物理性能、力學(xué)特性和電學(xué)特性的改變，因此較大的程度上局限了其在戶外應(yīng)用。

總體來說，聚丙烯老化機(jī)制和聚合物的氧化降解一樣，是由自由基引起的連鎖化學(xué)反應(yīng)，主要包括鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止和鏈阻化這4個(gè)環(huán)節(jié)。主要環(huán)節(jié)如下邊這幾個(gè)流程：鏈引發(fā)：在外界光、熱的的作用下，聚丙烯化學(xué)結(jié)構(gòu)中的叔碳原子結(jié)構(gòu)出現(xiàn)氧化反應(yīng)形成自由基。

RH————→R?

RH+O2→R?+HO2?

鏈增長：因?yàn)樽陨沓霈F(xiàn)的催化反應(yīng)，造成自由基被分解成過氧化的自由基和大分子過氧化物，而后者又分解成自由基，并與聚合物出現(xiàn)反應(yīng)，因此導(dǎo)致反應(yīng)始終持續(xù)向下延續(xù)。

R?+O2→RO2?

RO2?+RH→ROOH+R?

ROOH→RO?+?OH

ROOH+RH→RO?+R?+H?2O

RO?+RH→ROH+R?

鏈終止：待自由基相互間彼此相結(jié)合形成了穩(wěn)定性的產(chǎn)物后，鏈反應(yīng)才會(huì)從此停止。

R?+R?→R—R

R?+RO2?→ROOR

RO2?+RO2?→ROOR+O2

鏈阻化：在紫外線照射下，化學(xué)鍵能量做到閾值時(shí)，有可能斷裂或被活化。活躍的官能團(tuán)容易與氧氣出現(xiàn)反應(yīng)而造成聚丙烯的老化。

ROO?(RO?HO?等)+AH→ROOH+A?(AH為抗氧化劑)

二、抗老化聚丙烯的研究成果

針對聚丙烯老化造成失效的問題，世界各國的領(lǐng)域?qū)＜医┠甑目蒲薪裹c(diǎn)主要是聚集在：紫外老化、熱氧老化、抗老化和老化機(jī)制等方面。聚丙烯做為改性高分子材料的代表，具備優(yōu)良的全面性能。尤其是當(dāng)其運(yùn)用于戶外產(chǎn)品或是某些非常態(tài)環(huán)境情況下時(shí)，聚丙烯獨(dú)有的分子結(jié)構(gòu)造成易于氧化降解，大大的局限了其應(yīng)用范疇并減低了產(chǎn)品特性。研究人員看到在相應(yīng)劑量內(nèi)抗氧化劑能夠提升聚丙烯的穩(wěn)定性，超出相應(yīng)劑量易引起光氧化反應(yīng)，造成材料的光氧降解。

將表面接枝聚丙烯腈(PAN)的納米TiO2與聚丙烯共混制取了PP/納米TiO2-g-PAN復(fù)合材料，看到這其中的納米TiO2可以吸收和反射紫外光，PAN中的氰基在光、氧的功效下產(chǎn)生的不飽和六元環(huán)狀結(jié)構(gòu)能夠提升材料的耐熱穩(wěn)定性能、力學(xué)特性和抗紫外老化特性。

從紫外線對聚丙烯的加速老化試驗(yàn)中看到，紫外光照會(huì)造成聚丙烯纖維分子質(zhì)量和取向度顯著降低。將納米TiO2接枝在聚甲基丙烯酸(PMA)的表面，并運(yùn)用于聚丙烯中，看到表面接枝可以改進(jìn)TiO2的分散均勻性并提升聚丙烯的抗紫外老化特性。在聚丙烯中添加碳酸鈣會(huì)降低羧基的產(chǎn)生，進(jìn)而提升聚丙烯的抗光老化水平。利用對無規(guī)共聚聚丙烯進(jìn)行熱氧加速老化科研，看到伴隨溫度的升高，老化水平加重，對結(jié)晶結(jié)構(gòu)的破壞水平也會(huì)增大。將改性納米SiO2與聚丙烯纖維共混，看到其對聚丙烯纖維的抗老化特性具備優(yōu)良的改進(jìn)功效。

液體阻燃劑廠家濟(jì)南鴻圖新材料有限公司創(chuàng)辦于2020年，是主要生產(chǎn)研發(fā)銷售無鹵阻燃劑，液體無鹵阻燃劑，溴系環(huán)保阻燃劑，環(huán)保阻燃母粒，PP透明成核劑及潤滑劑等塑料和涂料添加劑；以及塑料周邊產(chǎn)品的塑化企業(yè)。塑料及涂料助劑有：PP成核劑系列---PP增透類和PP增剛類成核劑及成核劑母粒；PVC塑料助劑---1.PVC液體/粉末阻燃劑2.PVC光亮潤滑劑3.PVC改質(zhì)劑4.PVC透明熱穩(wěn)定劑四..涂料助劑--BYK流平劑；BYK消泡劑；BYK分散劑及涂料導(dǎo)電劑，催干劑；垂紋劑，手感劑等。