塑料材料在加工和使用過程中受到熱,剪切和紫外光的作用,會產(chǎn)生氧化反應(yīng),這種現(xiàn)象被稱為材料的老化。老化一旦發(fā)生,聚合物的力學(xué)性能會降低,表面會變得粗糙,而且還會變色。聚合物的老化可以通過添加適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑來防止和延遲,這種穩(wěn)定劑稱為抗氧劑。
抗氧劑性能評價
評價抗氧劑的性能,需要用到一系列的測試方法。根據(jù)作用時間的不同,評價的方法可以分為以下兩大類:
1.加工穩(wěn)定性
聚合物在加工時處于熔融狀態(tài),受到高溫和強剪切,即使少量的氧存在也會導(dǎo)致其降解。
一種傳統(tǒng)的方法是用Brabender測試在一定加工條件下轉(zhuǎn)矩的改變。扭矩的改變越大,反映聚合物的降解越嚴(yán)重。
目前常見的方法是螺桿擠出機多次擠出,然后測試每次擠出物的熔融指數(shù)MFI。MFI的變化越大,聚合物穩(wěn)定性越差。多次擠出后一般也測試材料的顏色,顏色測試可以在粒子上進行,也可以將粒子成型成一定厚度的片材,再進行測試。主要的顏色指標(biāo)包括黃度指數(shù)(YI),色差(ΔE)。色差越大,老化越嚴(yán)重。
長效熱穩(wěn)定性
2.氧化誘導(dǎo)期(OIT)
用差熱掃描量熱儀DSC測試OIT被人們廣泛接受。它測量在一定的溫度下,添加了抗氧劑的聚合物放熱氧化過程的誘導(dǎo)時間。誘導(dǎo)時間越長,說明該配方的穩(wěn)定性越強。OIT測試是一種快速,簡單的方法,但它有一定的局限性:
由于在同一濃度下的同一樹脂中,不同的酚類抗氧劑都會生成不同的OIT曲線,所以對于任何一個新系統(tǒng),在做OIT測試前都必須建立一條新的校準(zhǔn)曲線,從而保證測試的準(zhǔn)確性。
輔抗氧劑主要在加工過程中對材料起到保護作用,在長期熱老化(低于120℃)的環(huán)境下,輔抗氧劑起不到作用。然而在OIT測試中,溫度被升高到熔融溫度以上,因此輔抗氧劑也會對OIT曲線有所貢獻。另一方面,在實際情況下對長效熱穩(wěn)定性有良好作用的受阻胺類穩(wěn)定劑,對OIT曲線卻是沒有貢獻的。這造成實驗結(jié)果的誤差。
國產(chǎn)與進口抗氧劑有沒有差距?
過去,中國市場的抗氧劑基本被進口產(chǎn)品所壟斷。以受阻酚和亞磷酸酯抗氧劑為例,國際上知名的供應(yīng)商包括:巴斯夫,氰特,伊士曼化工,ELiokem,Merisol抗氧劑,科聚亞公司,SI集團等等。在過去近二十年來,抗氧劑的生產(chǎn)大大地轉(zhuǎn)移到了亞洲。
一方面是因為抗氧劑消費需求轉(zhuǎn)移到亞洲,致使國外主要的抗氧劑生產(chǎn)商開始致力于與本地公司加強合作。另一方面也是因為國內(nèi)本土生產(chǎn)商在技術(shù)上有了長足的進步,產(chǎn)品的質(zhì)量已經(jīng)逐步和國外產(chǎn)品看齊。
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