抗氧剂在色母料及着色塑料制品加工过程的作用

抗氧剂在色母料及着色塑料制品加工过程的作用

卓创资讯本网编辑编辑于：2006-3-27 14:08:25 【大中小】【关闭】色母料及着色塑料制品所用树脂的非正常性老化，是引发色母料及着色塑料制品提前或过早变色、褪色的主要原因之一。虽然着色塑料制品提前或过早变色、褪色现象一般发生在制品使用期间，色母料的提前或过早变色、褪色现象发生在色母料的贮存过程，但树脂老化而引起的色母料及着色塑料制品提前或过早变色、褪色现象的根源在于色母料及着色塑料制品的加工过程。对树脂在造粒、加工过程进行热氧稳定保护，是色母料及着色塑料制品防老化的基础措施，是防止色母料及着色塑料制品提前或过早变色、褪色的重要过程。

1、抗氧剂的作用功能与分类塑料材料因分子结构不同，或同分子结构因聚合工艺不同、加工工艺不同、使用环境和条件不同，自身的热氧化反应速度和抗热氧化反应能力有很大不同。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，显著地提高塑料材料的耐加工、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。

1.1 通用抗氧剂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。受阻酚抗氧剂是塑料材料的主抗氧剂，其主要作用是与塑料材料中因氧化产生的氧化自由基R8226;、ROO8226;反应，中断活性链的增长。受阻酚抗氧剂按分子结构分为单酚、双酚、多酚、氮杂环多酚等品种。单酚和双酚抗氧剂，如BHT、2246等产品，因分子量较低，挥发性和迁移性较大，易使塑料制品着色，近年来在塑料中的消费量大幅度降低。多酚抗氧剂1010和1076是当今国外、国内塑料抗氧剂的主导产品，1010则以分子量高、与塑料材料相容性好、抗氧化效果优异、消费量最大而成为塑料抗氧剂中最优秀的产品。国内1010和1076生产消费量占国内抗氧剂生产消费总量的60％左右。

亚磷酸酯抗氧剂和含硫抗氧剂同为辅助抗氧剂。辅助抗氧剂的主要作用机理是通过自身分子中的磷或硫原子化合价的变化，把塑料中高活性的氢过氧化物分解成低活性分子。国内亚磷酸酯抗氧剂生产消费量约占国内抗氧剂生产消费总量的30％。国内生产的含硫抗氧剂按分子结构可分为硫代酯抗氧剂、硫代双酚抗氧剂和硫醚型酚三类。不同类型主、辅抗氧剂，或同一类型不同分子结构的抗氧剂，作用功能和应用效果存在差异，各有所长又各有所短。复合抗氧剂由二种或二种以上不同类型或同类型不同品种的抗氧剂复配而成，在塑料材料中可取长补短，显示出协同效应，以最小加入量、最低成本而达到最佳抗热氧老化效果。协同效应是指两种或两种以上的助剂复合使用时，其应用效应大于每种助剂单独使用的效应加和，即1+1＞2。利用抗氧剂复合、光稳定剂复合、抗氧剂与光稳定剂复合的协同效应，可

大幅度增强抗氧剂、光稳定剂的防老化作用。

1.2受阻胺光稳定剂的热氧稳定作用与功能

受阻胺光稳定剂（HALS）是一类具有空间位阻效应的有机胺类化合物，绝大部分品种均

以2，2，6，6—四甲基—4—哌啶基为母体，HALS对高分子材料的稳定化机理如下：①四甲基哌啶的仲胺基被高分子材料光、热氧老化产生的氢过氧化物等过氧化物所氧化，转变为氮氧自由基NO8226;，该氧化反应破坏掉能引发高分子材料降解过程的一些活性物质，使其变成相对稳定的羟基化合物；②氧化所产生的氮氧自由基NO8226;捕获高分子材料所产生的具有破坏性的活性基团，例如R8226; RO8226; ROO8226;等自由基；也使其转变为相对稳定的化合物，例R—R，R—O—R，R—OO—R等；③在此过程中氮氧自由基NO8226;得到再生，继续和材料中其他自由基反应，如此循环往复不已，大大延缓了塑料材料的光、热氧老化速度。另外，HALS还具有猝灭单线态氧的功能，使其从激发态转变为基态，在光老化的链引发前干预光氧化反应的进行。所以，HALS具有分解氢过氧化物、猝灭激发态氧、能捕获自由基、本身循环再生，四种可自我协同的能力。不仅是高效的光稳定剂，同时也是高效的抗氧剂。

聚合型高分子受阻胺622、944抗热氧老化性能优于低分子受阻胺770，并且与抗氧剂

协同使用时热氧稳定效果更佳。

2、新型抗氧剂JC-242在树脂加工过程的稳定作用

亚磷酸酯类辅助抗氧剂JC—242（GE公司牌号为Ultranox626）属加工型热稳定剂，其应用特点为在相同加工温度下树脂的降解较常用的抗氧剂168更少,可提高聚合物的加工温度。与主抗氧剂、紫外线吸收剂和受阻胺光稳定剂有良好的协同作用，由主抗氧剂（例如KY—1010）、辅助抗氧剂JC—242、紫外线吸收剂（VU-326）、受阻按光稳定剂（GW—480）组成的复合配方具有最佳加工性及长期耐老化性、紫外光稳定性和最具经济性的特点。为了对比抗氧剂JC—242的复配体系与进口626复配体系、抗氧剂1010—168体系的加工性能和抗氧化性能，用聚丙烯树脂进行五次造粒，并进行熔融指数、黄度指数、拉伸强度及氧化

诱导期等性能测试。

2.1 熔融指数MFI的变化

通过熔融指数MFI的变化可以了解树脂在加工过程中高温降解的程度、是评价抗氧剂

和抗氧化体系加工稳定性能的重要指标。

可以看出，添加1010—JC-242体系，聚丙烯的熔融指数经五次挤出后变化相对较小，进口1010—626体系较大，1010—168体系变化最大。

2.2 黄度指数的变化

添加不同抗氧剂体系的聚丙烯树脂，在五次挤出（加工）过程中主抗氧剂对于抑制聚丙烯降解及形成的发色基团的多少不同，使聚丙烯的颜色变化不同，用黄度指数的变化来评价抗氧剂对加工性的影响。从表4第五次挤出后的黄度指数可以看出，1010—242体系的黄度指数最小，进口1010—626体系次之，1010—168体系较高。

2.3 拉伸强度的变化拉伸强度是聚丙烯产品质量控制的重要指标，多次挤出后拉伸强度变化大，将直接影响聚丙烯的质量. 可以看出 1010—JC-242稳定体系对拉伸强度的影响较

另二个体系较小。

2.4 氧化诱导期

不同稳定体系的抗氧性能可以通过在200℃聚丙烯的吸氧时间来评价，氧化诱导期越大，表明稳定体系越能有效地阻止氧化反应的发生。看出，进口1010—626 及1010—JC-242体系的抗氧化性能基本相当，优于1010—168体系数倍。2.5 抗氧剂ＪC-242化学名称：双（2，4—二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯分子式：C33H50O6P2，分子量：604，产品