研究发现, 聚乙烯材料在进行加工时, 受热将会发生分子的降解断裂, 导致分子量减少, 而且材料的熔体指数也有所上升, 所以, 加入抗氧化剂能够有效的缓解这种热氧老化现象的出现。当前对这种现象的研究比较多, 而且抗氧剂的种类也比较多, 本文选择了酚类和其他抗氧剂进行对比和分析。在抗氧化效果的评价中, 主要应用的方法包括熔体指数测定比较法、氧化吸收法、氧化诱导期法等, 一般考虑评价方法的控制性和使用性, 在具体的加工中, 应用测定熔体指数的变化率, 这种方法能够有效避开抗氧剂分散不均匀出现的问题。
1 抗氧剂概述
抗氧剂, 是一种化学物质, 一般会在聚合物的体系中少量存在, 能够有效的延缓和抑制聚合物发生氧化过程, 因此, 能够阻止聚合物的老化, 同时, 延长聚合物的使用寿命, 也被称为“防老剂”。广义上来说, 目前比较多的弱还原剂都属于抗氧化剂, 其在使用的过程中, 会根据具体的需要进行选择, 而且具有比较高的物理、化学稳定性, 或者是一些低毒性的弱还原剂, 都能巧妙的应用在具体的配方中, 作为抗氧化剂来使用[1]。例如:柠檬酸是一种有机酸, 具有一定的弱还原性, 在饮料的配方中使用能够产生一定的抗氧化作用。
2 实验方法
(1) 实验原料与仪器①实验的原料。实验中, 选择低密度的聚乙烯 (2220H) , 材料的熔融指数2.0g/10min。试验中, 使用的抗氧化剂主要是酚类的抗氧剂, 并外购A1和A2;对硫代脂类选择B1和B2;其他的辅助类抗氧剂选择外购C[2]。对复合型的抗氧剂只要使用自制的WM-1或者外购的D。②实验使用的仪器。实验中使用到的仪器, 主要有34型的双螺杆挤出机;25t的平板硫化机 (XQLB-350×350) ;熔融指数仪 (MI-3) ;氧化诱导期测试仪;差示扫描热量仪;电子式的拉力机, 以及加热恒温鼓风干燥箱。
(2) 实验步骤①对样本的制备。样本的制备中, 配方造粒, 主要使用2220H为机体的树脂, 使用酚类抗氧剂来作为主要的抗氧化剂, 选择硫代脂类和亚硫酸脂类的抗氧剂进行辅助使用, 通过34型双螺旋杆挤出机进行造粒[3]。同时, 拿出少量的粒子进行熔融指数和压片的测定, 并对力学性能做测试。然后进行第2次的挤出加工, 以及测试, 重复进行4次, 就可以得到不同的抗氧化剂体系, 随着挤出次数增加对熔融指数的影响, 实现对材料热氧化效果的比较。
压片处理中, 使用25t平板硫化机, 称取58g的颗粒, 放入1mm的模板中, 控制压片工艺。压片的温度控制在 (145±5) ℃, 压力为15MPa, 压制时间为5min, 然后进行减压, 并将模板放在冷压机上进行冷却, 时间一般为5min[4]。最后取出制好的样片, 标上样号。
②试样的正常化处理。对所有进行实验的样品, 要在样品制备后放置16h以上才能进行。进行力学检测, 要保证样品在 (23±0.5) ℃的温度下, 正常处理3h, 再进行性能测试。
③样品性能测试标准。对样品的熔融指数测定, 主要是按照ASTM D1238的方法和条件进行测试。样品的拉伸性能测试, 依据GB1040的标准进行, 对样品的拉伸速度控制在100mm/min, 温度控制在 (23±2) ℃左右。对样品的氧化诱导期测定, 主要的条件为0.2浓度, 100ml/min, N2浓度为100ml/min, 并保持200℃的恒温。
3 实验结果
(1) 对抗热氧化的影响根据实验的结果显示, 不使用抗氧化剂, 聚乙烯材料就会随着加工次数的增加, 导致熔融指数下降。主要原因就是加工受热的过程, 会造成分子的断裂和重组, 熔体的流动性会变差。在样品中通过添加抗氧剂后, 聚乙烯材料的热氧化现象得到了明显的减少, 随着加工次数的增加, 流动性也会增强[5]。而且使用自制的WM-1复合型的抗氧剂, 加工次数增加, 熔融指数也会变大, 但是波动比较小, 说明稳定性比较好。
(2) 对PE力学性能的影响根据实验研究, 对材料的加工次数增加, 材料的断裂强度就会增大, 断裂伸长率也会降低, 因此, 聚乙烯材料的稳定性比较差。实验中, 不同样品, 在随着加工次数增加时, 力学性能变化比较小, 说明了抗氧化剂的实验, 能够产生比较好的抗氧化性。
4 结语
研究发现, 将酚类的抗氧剂和硫代脂类的抗氧剂进行复配, 能够对聚乙烯材料产生比较好的抗热老化影响。而且在使用自制的WM-1复合型的抗氧剂时, 对聚乙烯材料进行多次的加工, 会产生更好的抗热氧化效果, 所以, 也说明了WM-1复合型抗氧化剂在聚乙烯材料的加工中, 具有更好的稳定性。
摘要：随着化学的进步, 聚合物得到了广泛的应用, 但是聚合物在使用的过程中, 会和空气进行接触, 特别是在一定的温度下, 这些聚合物会和氧气发生反应, 因此, 进行抗氧体系的研究具有重要的意义。相关的化学研究进行, 提出了不同的抗氧体系, 因此, 本文针对当前的复合抗氧剂WM-1通过在低密度的聚乙烯加工环境中的抗氧化效果, 进行了相关的实验研究, 做了具体的分析。
关键词：抗氧剂,低密度聚乙烯,抗氧化效果
参考文献
[1] 刘美兵, 杨凯军.不同抗氧剂体系在低密度聚乙烯中的抗氧化效果[J].科技创业家, 2013, 11:148.
[2] 卢伟.聚乙烯的老化与防老化研究进展[J].塑料助剂, 2015, 02:17-21.
[3] 辛明亮, 郑炳发, 马玉杰, 许凯, 陈鸣才.抗氧剂的抗氧机理及发展方向[J].中国塑料, 2011, 08:86-90.
[4] 欧阳平, 邢晓晨, 张贤明, 陈凌.抗氧剂的研究现状及发展趋势[J].应用化工, 2015, 02:344-348+354.
[5] 杜新胜, 陈秀娣, 张霖, 徐惠俭, 潘广勤, 李亮.国内复合抗氧剂的研究与应用进展[J].塑料助剂, 2013, 04:1-4.