聚合物的耐热氧化稳定特性

    慧聪塑料网讯：聚烯烃的热氧化性能

    Chien和Kiang[1，2]在240℃到289℃的温度范围内对聚丙烯（PP）进行氧化，利用气相色谱对产物进行分离，并使用气相色谱峰识别系统对其进行在线确认。聚丙烯热氧化分解的主要产物为：CO2、H2O、乙醛、丙酮、丁醇、甲醛、甲醇、以及其他酮类和醛类物质。绝大多数的产物都是由著名的烷氧自由基和过氧自由基反应生成的；主要产物都来自于烷氧基和过氧自由基的次级产物。经过证明，在石蜡和二烯烃的有限扩散产物中是缺氧的，而在纯氧气氛中CO2和H2O的生成量却不断增加。在240℃下的一级反应速率为2.4×10-3s-1，总体活化能大约为16kcal/mol（67kJ/mol）。如果想要高温氧化分解的反应路径与较低温度条件下自动氧化作用的反应路径相同，则需要根据在71℃到140℃的温度范围内聚丙烯（PP）自动氧化的动力学参数而计算表观速率常数和活化能。结果良好的一致性表明聚合物在较宽温度范围内的氧化分解具有一定的相似性。

    Fearon和他的同事[3]通过物理机械性能测试对多次挤出聚丙烯（PP）的耐热氧化稳定性能进行了测试。这些物理机械性能的测试内容包括：冲击强度、熔融指数、流动指数、泛黄指数的测试等等。另外他们还通过同步差示扫描量热法（differentialscanningcalorimetry，DSC）-化学发光法（chemiluminescence，CL）对聚丙烯（PP）多程挤出的耐热氧化稳定性进行了同步监测研究。主要进行研究的聚丙烯（PP）配方有以下三种：

    PP-1其中含有0.050%w/w的酚醛树脂抗氧化剂Irganox1010

    其中含有0.028%w/w的酚醛树脂抗氧化剂Irganox1010，0.056%w/w的磷酸盐共稳定剂Irgafos168，以及0.014%w/w的内酯加工稳定剂HP136

    PP-3其中含有0.050%w/w的酚醛树脂抗氧化剂Irganox1010，0.100%w/w的亚磷酸盐Ultranox641。在所有的配方中均含有0.045%w/w的水滑石除酸剂DHT-4A。

    结果表明：物理机械性能测试无法可靠地测定出PP-2和PP-3两种配方之间的稳定性差别，但是可以测出这两种聚丙烯配方与稳定性较差的PP-1配方之间所存在的较大差别。使用化学发光法（CL）检测得到的氧化诱导期（oxidativeinductiontime，OIT）（CL-OIT）与使用DSC测定得到的氧化诱导期（OIT）是一致的，但是前者的可靠性要高于后者。CL-OIT测试数据表明：在多程挤出的开始阶段，PP-3配方的氧化稳定性优于PP-2配方。然而PP-2配方具有更好的耐黄变性。通过测试还发现了CL-OIT数据分别与熔融指数、泛黄指数之间的相关性。

    Steiner和Koppelmann[4]使用等温长期差热分析法（isothermallong-termdifferentialthermalanalysis，ILTDTA）测量了含有不同抗氧化剂百分含量（0%到0.1%）的全同立构聚丙烯（iPP）的耐热氧化稳定性。在90℃到210℃的温度范围内，经过测定发现iPP的氧化时间可以高达2000个小时。反应极大值的阿伦尼乌斯曲线在整个温度范围内均为直线，并且在结晶熔融阶段也不会受到影响。因此对在升高温度条件下所完成的短期实验结果进行外推，就有可能获得其在较低温度下的长期性能。

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