塑料抗氧剂和光稳定剂的作用功能及应用技术.pdf

塑料抗氧剂和光稳定剂 的作用功能及应用技术 1抗氧剂、光稳定剂的作用与功能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、光氧化反应速度和抗热氧化、光氧 化反应能力有很大不同。抗氧剂和光稳定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、光氧化反应速度,显著地提高塑料材料的耐热、耐光性能，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。1.1.1抗氧剂抗氧剂是塑料中应用最广泛的助剂。应用最广泛的内衮之一，是指在塑料的 聚合合成、造拉、储存、加工、使用各个不 同阶段，均有抗氧剂的应用。应用最广泛的内冬之二，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，如聚乙稀、聚丙稀、笨乙稀类聚合物、工程塑料、女性塑料等材料中，应用抗氧剂 的塑料材料种类最多。季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。受阻胺（光）稳定剂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 自我协同的功能，不仅是高效的光稳定剂，同时也是高 效的抗氧剂。高分子受阻胺（光）稳定剂可以列为第五类 塑料抗氧剂产品。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R、ROO反 应，中断活性链的增长。受阻盼抗氧剂按分子 结构分为单酚、双酚、多酚、氮杂环多酚等品 种。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则以分子量嵩、与塑 料材料相衮性好、抗氧化效果优异、靖希量最 大而成为塑料抗氧剂中最优秀的产品。,亚磷酸酯抗氧剂和含硫抗氧剂-S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靖费量约占国内抗氧 剂生产消费总量的30%。国内生产的含硫抗氧 刻按分子结构可分为硫代酯抗氧剂、硫代双酚 抗氧剂和硫鞋型酚三类。协同效应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。&复合抗氧剂不同类型主、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。复合抗氧剂备二种尾二种以上不同类型 或同类型不同品#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 最佳抗熟氧老化效果。十受阻胺（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哌咤基为母体，其代表结构式为：RRR2其中：R二甲基国R户各种基团R2=H,O,CH3,OR等HAUS对于1mm厚PP注射成型片的热氧化稳定性注：循环空气老化箱中的手动弯曲破坏添加剂达到破坏的天数添加剂达到破坏的天数数135 149135149 0.05%HALS 77062230.05%HALS 622105290.10%HALS 77064.22=0.10%HALS 622.136.40.0.20%HALS 77067250.20%HALS 62219262无6125*HAUS对于0.1mm厚LLDPE薄膜的热氧化稳定性注：T50/d伸长50%的天数添 加 剂T50/d无210.03%10762250.03%10104000.02%1010+0.08%1682900.01%1076+0.04%168+0.05%HALS 6226350.01%1076+0.04%168+0.05%HAES944600&11.2光稳定剂光稳定剂主要作用为：屏霰光线、吸收并转移光能量、猝天或捕获自 由基。光稳定剂般检作用机理分 为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝天 剂和受阻胺光稳定剂四类。由我国自行研制分子结构和合成工艺，41 并批量生产、应用的受阻胺产品 光稳定剂PDS,苯乙烯甲基丙烯酸（2,2,6,6四甲基哌咤基）酯共聚物。光稳定剂GW-544,亚磷酸三（2,2,6,6-甲基4.哌咤氮氧自由基）酯。光稳定剂GW-540,亚磷酸三（1,2,2,6,6五甲基哌咤基）酯。0 受阻胺光稳定剂(HALS)是一类具有空间住阻效应的有机胺类化合物，因其具有分解氢过氧化物、猝天基发走氧、椅 获自由基、且有效基团可循环再生功能，是国 内外用量最大的一类光稔定剂。国内受阻胺光稔定剂的靖费量占国内光稔定剂 请费忌量的65%左右。0紫外线吸收型光稳定剂 紫外线吸收型光稳定剂通称为紫外线吸收剂，这类光稳定剂是利用4身分子结构，将光能转 换成热能，避免塑料材料发生光氧化反应而起 到光稳定作用。紫外线吸收剂根据分子结构不 同分为二采甲酮类和笨并三喳类等。国内二笨甲酮类光稔定剂和笨并三吐类光稔定 剂消费量分别占国内光稳定剂消费总量的25%和10%左右。I猝灭剂猝天剂与紫外线吸收剂都是通过转移光能而达 到先稳定百的。紫外线吸收剂是自身分子直接 吸收光能时转移能量，猝灭剂是与塑料材料中 因光照而产生的高能量、嵩化学反应活性的激 发走官能团发生作用，转移激发态官能团的能 量。正是因为猝灭剂与紫外线吸收剂转移能量 的机理完全不同，猝灭剂被列为光稳定剂四大 系列之。&抗氧剂、光稳定剂提高女性POM耐候性聚甲珞氧化或热氧化时，除生成自由基外，还同时脱 除甲巡，甲巡进一步氧化成甲酸，使制品力学性能显著下 降,一般使用受阻盼抗氧剂和协同稳定剂组加耐热氧稳定 体系。协同稳定剂包括两类物质,一类是高分子含氮化合 物，如蜜胺、共聚聚觥胺等，主要作用是防止甲驱脱除；另一类是有机酸盐，如硬脂酸钙、柠檬酸钙等，在体系中 做为酸承受体。聚甲珞对紫外光异常敏感，没有进行光稳定保护的制 品，在阳光下暴露很短时间，表面即变得粗糙。一般使用 策并三喳紫外线吸收剂UV-P或受阻胺622、292对聚甲豳 进行紫外光保护。在颜色允许时，炭黑是POM效果优异 的紫外光屏霰刻。经紫外光老化前后力学性能数据冰 紫外珑吸收类光稳定剂（采并三唆UV-P,0.25%）及高分子女性剂,对聚甲鑫进行女性耐侯处理，经1000小时热氧老化和紫外光化.紫外光老化试验未改性改性老化前老化后长率%老化前老化后伸长率拉伸最大应力58.2450.0585.9453.0852.8199.49拉伸最大屈服力58.2453.0852.81断裂伸长%43.597.2416.6156.8457.21100.7冲击强度 26.741.8527.456.063.4056.14卜光稳定剂提高PBT专用料耐候性PET和PBT自身具有鼠好的光稔定剂性能。长 期使用后，制品内层或深层的老化程度仍很低，但制品表面则有发黄和脆化的现象。PBT用做节能 灯罩，其表面颜色会随使用时间罡灯照时间的延 长而逐渐变黄。PBT专用料样条：紫外线吸收剂和受阻胺复合 光稳定剂,加入量2%。老化试验:装有4支节能灯（每支16w）的自制 老化福，连续开灯照射60夭，每10天测黄光指教，6 0天时测拉伸强度和斤击强度。&光照对PBT空白样和专用料物性的影响测试项目拉伸强度缺口冲击强度2测试时间灯照前灯照后强度下降灯照前灯照后强度下降空白样条1017129.7%653940%专用料样条1031020.97%66651.5%黄光指教：左右样和专用料的初始黄光指数约为1.2;左右样照射20天时，黄光招数已超过3（微黄）；全白样照射50天时，黄光指数超过6（黄）；60天时，专用料黄光指数基本无变化。光稳定剂提高PVC/ABS共混女性料耐候性将ABS与PVC共 混 女性,并 保持适当配比PVC/ABS=60/40-40/60,不仅能改善PVC的加工性能，而且还能提高PVC的 机械性能，使PVC/ABS合金的冲击强 度超过ABS和PVC。研 究开发机械性能优鼠且耐候性能前好的PVC/ABS合金，对 于充分发挥合金使用价值、开拓塑料新品种具有重要的现 实意义。XABS耐候性较差，在存储、加工成型及使用过程中随时间 的延长而发生结构变化，出现力学性质劣化、材料变硬发 脆等问题，主要原因是ABS分子中丁二稀所含双键在户外,更阳光、热、氧的作用而氧化降解。并且在PVC/ABS合金 中，ABS的除斛还会加速PVC的降斛，两者相互作用，使 得PVC/ABS合金的耐候性能变得更差。&光稳定剂提高PVC/ABS耐紫外线性能光稳定剂试样物理机械性能自然暴晒老化时间初始20天40天60天80天100天120天空白拉伸强度45.343.540.636.834.231.628.7冲击强度34.530.226.523.521.320.219.8531拉伸强度45.344.543.341.839.837.635.5冲击强度34.732.530.528.827.225.824.69拉伸强度45.444.242.540.237.535.032.27中击强度34.531.629.026.624.523.021.9327拉伸强度45.645.244.343.041.539.437.6冲击强度34.632.831.530.829.928.827.8注：拉伸强度MPa；冲击强度kj/m2o&光稔定剂提高PVC透明膜时候性光稳定齐!1伸长保留率光稳定剂伸长保留率无6099.093.851.831.51 5000mg/kg,是相对无委的化学物质。但欧共体委员会法令仍规定了 UV-326在与食品 接触的塑料材料中的最大限量，在聚丙烯PP、聚乙稀PE中最大F艮量为0.5%,在聚氯乙稀PVC 中最大限量为0.3%,在聚采乙烯PS中最大F艮量 为 0.6%。2.2常用抗氧剂、光稳定剂 与常用树脂的对应选择关系同一主系列树脂因聚合工艺、分子结构等方面 的不同，分为若干支系列，如聚乙烯PE系列中的 高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、线性 低密度聚乙稀LLDPE,聚氯乙稀PVC系列中的硬聚 氯乙稀U-PVC、软质聚氯乙稀P-PVC、抗冲击聚 氯乙烯LPVC等。同一主系列树脂中，不同支系列 树脂的自身抗热氧化、抗光氧化的能力存在差异,设计塑料配方时须加以了解。常用抗氧剂与常用树脂。适合可用树脂PPPEPVCPSABSPAPUPCPOMPETPBTPMMA助剂KY1010OOOKY1076OOOOOKY1035OPKY168OOOOOoJC242OOOOPKB系列OOOJC复合系列OOOOODLTPOODSTPO常用光稳定剂与常用树脂。适合 可用助剂PPPEPVCPSABSPAPUPCPOMPETPBTPMMAUV326OOOUV327OOOUVPOOOOUV531OOUV9OGW480OOGW622OOOGW944ZOOOO结 论加抗氧剂、光稳定剂于塑料材料中，只是提高塑料材料耐热、耐氧、耐光 稳定性的方法（树脂分子结构女性、二种不同类型树脂互混女性）之一,不同方 法用于同一制品的效果最佳；2.防热氧老化功能是一然塑料材料防老化的基础功能，防光老化功能则是建立 在其感功能之上的提高功能；3.添加量相同时，二种类型抗氧或剂光稳定剂复合使用的效果，通常优于使用单 一类型抗氧剂或光稳定剂；4.在设计防老化稳定体豕时，要同时考虑削弱或抑制抗氧剂、光稳定剂作用的 因素；5.受阻氨光稳定剂具有鼠好的热氧稳定作用与功能，尤其聚合型高分子受阻氨;6.受阻氨光稳定剂对聚氯乙皤有鼠好的耐候稳定性；7.经试验或实际应用确定的稳定体氯抗氧剂、光稳定剂只是在确定的条件下才 能有确定的作用，确定的条件有微小变化，抗氧剂、光稳定剂的作用与功能 可能受到重大影响。谢谢！