08、塑料耐环境性能改性配方设计.ppt

第一节、塑料抗老化配方设计 塑料的老化：塑料在加工、储存和使用过程中，受环境因素的影响，引起分子链断裂，分子量降低，塑料制品的性能下降，甚至失去使用价值的现象。 环境因素：热、光、电、辐射、机械力、磨损、氧、臭氧、雨水、试剂、水、潮气、酸气、盐雾、真菌、霉菌及细菌等。 老化反应：光降解、氧降解、臭氧降解、生物降解、水降解、醇降解、氨降解、金属离子催化降解及机械降解等。 外观表现：变色、失去光泽、龟裂及粉化， 性能表现：拉伸强度、断裂伸长率下降及失重等。 聚合物的自身组成对老化性能的影响 (1)、化学键能：化学键能越大，分子键断裂越难，抗老化性越好。 (2)、分支结构：分支结构的存在可降低其化学键能，支化程度越高，耐老化性越差。 (3)、双键：如聚合物中存在双键，其耐老化性不好。 (4)、反应官能团：聚合物中存在反应官能团如羧基、羟基时，耐老化性降低。 (5)、空间位阻效应：活性氢原子周围空间位阻越大，抗老化性越好。 (6)、杂质：聚合物中含有重金属杂质如铜、铁、钛、钻及锰等，会促进老化降解反应。 二、塑料抗老化配方用原料 抗氧剂； 光稳定剂； 金属离子钝化剂； 防鼠剂； 防蚁剂； 防霉剂。 (一)、抗氧剂 抗氧剂主要用于PP、PE、PS、ABS、PA及PC等对氧敏感的塑料中，以防止氧化裂解反应的产生。 抗氧剂按其作用原理可分为主抗氧剂和辅助抗氧剂两类，两者结合起来使用，具有协同作用。 (1)、主抗氧剂的作用机理 主抗氧剂能够与自由基R·、ROO·反应，捕获活性自由基，使其转化为氢过氧化物，中断活性链的增长，消除树脂在高温、热、光条件下产生的自由基，达到保护聚合物的目的。 主抗氧剂可单独使用，但与辅助抗氧剂一起使用效果更好。 具体作用方式 ①、氢的给予体。仲芳胺类和受阻酚类抗氧剂含有－OH、=NH基团，可向自由基提供氢原子，使活性自由基生成稳定自由基或氢过氧化物。 ②、自由基捕获剂。苯醌类抗氧剂可与自由基反应，生成稳定的自由基。 ③、电子给予体。叔胺类抗氧剂可向活性自由基提供电子，使其成为低活性负离子，终止自动氧化反应。 (2)、辅助抗氧剂的作用机理 辅助抗氧剂可将主抗氧剂生成的仍具有一定活性的氢过氧化物分解，使其不能再重新引发自动氧化反应。另外，辅助抗氧剂能够抑制、延缓引发过程中自由基的生成，钝化残存于塑料中的金属离子。 亚磷酸酯类和有机硫化物等辅助抗氧剂都属于氢过氧化物分解剂。 辅助抗氧剂不可单独使用，只有与主抗氧剂一起使用才有抗氧效果，一般主、辅抗氧剂的配比为(1:1)~(1:4)效果最好。 1、主抗氧剂的主要品种 受阻酚类：硫代酚类、三嗪受阻酚类、三聚异氰酸酯受阻酚等； 受阻胺类：萘胺、二苯胺、对二苯胺、喹啉衍生物等； 以受阻酚类常用。 KY-7910（抗氧剂1010）、抗氧剂KY-7920（抗氧剂1076）、抗氧剂264（BHT）、抗氧剂2246 （MMB）、抗氧剂330、抗氧剂300、抗氧剂DNP、 抗氧剂H、抗氧剂CA、抗氧剂ATP、抗氧剂4010、抗氧剂RD、抗氧剂AW、抗氧剂BLE、抗氧剂J、抗氧剂288、抗氧剂4030等。 (1)、KY-7910（抗氧剂1010） 属于受阻酚类； 组成为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇； 外观为白色流动性结晶粉末，无臭、无味，挥发性小，热稳定性高，耐水和耐洗涤剂抽出，不变色，与聚合物相容性好，是国内最主要的酚类主抗氧剂品种。 (2)、抗氧剂KY-7920（抗氧剂1076） 属于受阻酚类，组成为β-(3,5-二叔丁基-4-经基苯基)丙酸十八醇酯，与KY-7910的性能基本相同，是仅次于KY-7910的第二大酚类主抗氧剂品种。 (3)、抗氧剂264 （BHT） 属于受阻酚类，组成为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，外观为白色结晶或淡黄色粉末，无毒，无污染，可用于PVC、PE、PP、PS及ABS中，加入量为0.5%~-2%。 2、辅助抗氧剂的主要品种 常用的辅助抗氧剂，可与多种助剂协同使用，除抗老化外，还可提高加工性、热稳定性、色泽及耐候性。不会发生硫污染，与HALS光稳定剂无对抗作用，缺点为易水解。 亚磷酸酯类主要品种 ①、抗氧剂KY-168（抗氧剂168）：组成为亚磷酸三(2,4-二叔丁基)苯酯，外观白色流动性粉末，挥发性小，有较高的耐热和抗萃取性。是国内主要采用的辅助抗氧剂品种，通常与受阻酚类主抗氧剂并用，加入量为0.1%～0.15%。 ②、亚磷酸三苯酯（TPP）：外观为浅黄色透明液体，不污染，可与主抗氧剂并用，在PE、PP、PVC、SI及EP中，加入量为0.3%~1%。 ③、亚磷酸三壬基苯酯（TNP或TNPP）：外观为清澈液体，不变色、无污染，是惟一无毒亚磷酸酯抗氧剂，可用于PO、PS、PVC及ABS中，加入量为0.1%~0.3%。 (2)、硫