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塑料抗氧剂和光稳定剂的作用功能


塑料抗氧剂和光稳定剂 的作用功能及应用技术
李 杰
手机: 13901230869

北 京 加 成 助 剂 研 究 所 北 京 天 加 科 技 有 限 公 司

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。

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。 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。

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。

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。

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, 其代表结构式为:
R 1 R R R N R R 2
其中: R=甲基CH3 R1=各种基团 R2= H, O, CH3, OR等

HALS 对于1㎜厚PP注射成型片的热氧化稳定性
添加剂 0.05% HALS 770 0.10% HALS 770 0.20% HALS 770 无 达到破坏的天数 135℃ 62 64 67 61 149℃ 23 22 25 25 添加剂
0.05% HALS 622 0.10% HALS 622 0.20% HALS 622

达到破坏的天数数 135℃ 105 136 192 149℃ 29 40 62

注:循环空气老化箱中的手动弯曲破坏

HALS 对于0.1mm厚LLDPE薄膜的热氧化稳定性
添 无 0.03% 1076 0.03% 1010 0.02% 1010 + 0.08% 168 0.01% 1076 + 0.04% 168 + 0.05%HALS622 0.01% 1076 + 0.04% 168 + 0.05%HALS944 注:T50/d 伸长50%的天数 加 剂 T50/d 21 225 400 290 635 600

1.1.2光 稳 定 剂 光稳定剂主要作用为:屏蔽光线、 吸收并转移光能量、猝灭或捕获自 由基。光稳定剂一般按作用机理分 为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭 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, 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, 6-四甲基哌啶基)酯共聚物。 光稳定剂GW-544, 亚磷酸三(2,2,6,6甲基-4-哌啶氮氧自由基)酯。 光稳定剂GW-540,亚磷酸三(1,2,2,6, 6-五甲基哌啶基)酯。

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, 因其具有分解氢过氧化物、猝灭基发态氧、捕 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稳定剂。 国内受阻胺光稳定剂的消费量占国内光稳定剂 消费总量的65%左右。

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自身分子结构,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 同分为二苯甲酮类和苯并三唑类等。 国内二苯甲酮类光稳定剂和苯并三唑类光稳定 剂消费量分别占国内光稳定剂消费总量的25% 和 10%左右。

猝 灭 剂
猝灭剂与紫外线吸收剂都是通过转移光能而达 到光稳定目的。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、高化学反应活性的激 发态官能团发生作用,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 系列之一。

◎抗氧剂、光稳定剂提高改性POM耐候性
聚甲醛氧化或热氧化时,除生成自由基外,还同时脱 除甲醛,甲醛进一步氧化成甲酸,使制品力学性能显著下 降,一般使用受阻酚抗氧剂和协同稳定剂组成耐热氧稳定 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、共聚聚酰胺等,主要作用是防止甲醛脱除; 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。 聚甲醛对紫外光异常敏感,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 苯并三唑紫外线吸收剂UV-P或受阻胺622、292对聚甲醛 进行紫外光保护。在颜色允许时,炭黑是POM效果优异 的紫外光屏蔽剂。

POM 经紫外光老化前后力学性能数据
紫 外 光 老 化 试 验 未 改 性 POM 老化前 拉伸最大应力 Mpa 58.24 58.24 43.59 6.74 7.24 1.85 16.61 27.45 老化后 50.05 伸长率% 85.94 老化前 53.08 53.08 56.84 6.06 改 性 POM 老化后 52.81 52.81 57.21 3.40 100.7 56.14 伸长率% 99.49

拉伸最大屈服力 Mpa 断裂伸长 冲击强度 % kjm-2

※ 紫外线吸收类光稳定剂(苯并三唑UV-P,0.25%)及高分子改性剂,
对聚甲醛进行改性耐侯处理,经1000小时热氧老化和紫外光化.

◎光稳定剂提高PBT专用料耐候性
PET 和 PBT 自身具有良好的光稳定剂性能。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或灯照时间的延 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 老化箱,连续开灯照射60天,每10天测黄光指数, 60天时测拉伸强度和冲击强度。

光照对PBT空白样和专用料物性的影响
测试项目 测试时间 空白样条 专用料样条 ※黄光指数: 101 103 拉伸强度 灯照前 71 102 MPa 29.7 % 0.97 % 缺口冲击强度 灯照前 65 66 灯照后 39 65 Jm-2 强度下降 40 % 1.5 % 灯照后 强度下降

空白样和专用料的初始黄光指数约为1.2; 空白样照射20天时,黄光指数已超过3(微黄); 空白样照射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共混改性料耐候性
※将

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。 ※ ABS 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 分子中丁二烯所含双键在户外 受阳光、热、氧的作用而氧化降解。并且在 PVC/ABS 合金 中,ABS 的降解还会加速 PVC 的降解,两者相互作用,使 得 PVC/ABS 合金的耐候性能变得更差。

ABS 与 PVC 共混改性,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 究开发机械性能优良且耐候性能良好的 PVC/ABS 合金,对

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 初始 45.3 34.5 45.3 34.7 45.4 34.5 45.6 34.6 20天 43.5 30.2 44.5 32.5 44.2 31.6 45.2 32.8









化 80天 34.2 21.3 39.8 27.2 37.5 24.5 41.5 29.9



间 100天 31.6 20.2 37.6 25.8 35.0 23.0 39.4 28.8 120天 28.7 19.8 35.5 24.6 32.2 21.9 37.6 27.8

40天 40.6 26.5 43.3 30.5 42.5 29.0 44.3 31.5

60天 36.8 23.5 41.8 28.8 40.2 26.6 43.0 30.8





拉伸强度 冲击强度 拉伸强度 冲击强度 拉伸强度 冲击强度 拉伸强度 冲击强度

UV-531 UV-9 UV-327

注:拉伸强度 MPa;冲击强度 kJ/m2。

◎光稳定剂提高PVC透明膜耐候性
光 稳 定 剂 无 0.3% UV-326 0.3% UV-531 0.3% HALS 770 0.3% HALS 622 0.3% HALS 944 伸长保留率% ≤ 30 75 72 66 60 68 光 稳 定 剂 0.15% UV-326 + 0.15% HALS 770 0.15% UV-326 + 0.15% HALS 622 0.15% UV-326 + 0.15% HALS 944 0.15% UV-531 + 0.15% HALS 770 0.15% UV-531 + 0.15% HALS 622 0.15% UV-531 + 0.15% HALS 944 伸长保留率% 90 85 83 87 91 96

※ 膜厚度0.2mm, 夏季, 自然暴晒100天.



对于透明塑料制品,紫外线吸收型光稳定 剂可在制品内层或深层发挥作用,受阻胺 光稳定剂可在表层或表面发挥作用,二者 协同使制品受到全面保护.

◎光稳定剂提高PVC硬制品耐候性
在抗冲击改性硬质聚氯乙烯片(1mm厚)的光稳定 试验中,测定黄色指数增加20个单位的时间: a. 添加0.3%UV-531的样片为6000小时; b. 添加0.3%受阻胺770的样片大于7500小时; c. 添加各0.15%受阻胺770和紫外线吸收剂UV-531的 样片大于8000小时。 在这个体系中:受阻胺光稳定剂单独使用时的作用效果,优 于单独使用紫外线吸收剂。 ※在这个体系中:受阻胺光稳定剂与紫外线吸收剂复合使用时 的作用效果,优于单独使用紫外线吸收剂或略优于单独使 用受阻胺光稳定剂。


PVC 异 型 材 和 门 窗


塑料门窗的变色现象是常见的、多发的,一般采 用在制造型材时加入荧光增白剂和钛白粉提高并 保持制品的白度。事实上,荧光增白剂仅提高型 材的初始白度,不能长期保持白度。不同型号、 不同生产厂家的钛白粉对型材抗紫外线并保持白 度的能力不同。选用纯度高的钛白粉,使用适当 而又适量的光稳定剂,是提高并保持型材白度的 可行方法。

型材中光稳定剂、填料、颜料及白度值变化数据
配方编号 群 菁 蓝 钛 白 粉 酞 菁 蓝 光稳定剂 GW-944Z 照射时间 h 0 48 72 95 119 166 189 白度保留% 85.1 66.9 64.2 61.4 59.1 50.4 52.3 61.5% 84.5 68.5 66.0 64.2 62.9 56.7 58.2 68.9% 0.002 0.4 白 0.005 0.8 度 0.4 值 变 空白 1 0.02 2 0.05 3 0.05 3 3 0.002 0.8 化 数 据 86.3 74.8 70.0 66.9 64.0 58.4 59.6 69.1% 86.5 80.9 78.2 75.9 73.0 68.3 68.0 78.6% 6 0.005 0.4 0.8 4 5 6 0.02 6

83.9 69.8 67.3 65.3 64.4 59.0 59.8 71.3%

84.0 69.1 65.5 63.2 61.5 55.8 56.9 67.7%

84.9 75.5 72.7 70.0 67.6 61.3 61.6 72.6%

※中国塑协异型材和门窗专业委员会为配合

GB/T8814—2004《门、窗用未增塑聚氯乙烯(PVCU)型材》标准的实施,使塑料门窗制品质量全面 达标,2004年8月~ 2006年4月开始组

织了“实施新标准—开展原料的配方试验及相关 原辅料评价活动”。 复合助剂JC-568(配方编号A08)做为耐候稳定 剂参加评价试验,达到GB/T8814—2004要求,取 得了满意的试验结果。

国家塑料制品质量监督检验中心检验数据
冲击强度保留率% 配方 编号 颜色变化ΔE* 颜色变化Δb*

标准 指标

4000h

6000h

标准 指标

4000 h 1.83

6000h

标准 指标

4000h

6000h

A01 A07 A08 ≥60

99.0 97.4 99.5

93.8 91.7 95.2 ≤5

1.51 0.69 0.96 ≤3

-0.79 0.14 -0.40

-0.86 0.23 -0.24

0.58 0.91

按照GB/T 8814-2004和GB/T 16422-1999两个标准进行的4000小时和6000小时老化试验结果

A08 : 为复合助剂JC-568配方

1.1.4抗氧剂、光稳定剂作用功能的评价方法
配方设计如下: a.空白树脂; b.树脂 + 抗氧剂; c.树脂 + 光稳定剂; d.树脂 + 抗氧剂 + 光稳定剂; 评价塑料材料或制品中抗氧剂的作用功能,选用a、b 组合进行试验; 评价塑料材料或制品中光稳定剂的作用功能,选用a、 c组合进行试验; 评价塑料材料或制品中抗氧剂、光稳定剂的综合作用 功能,选用a、d组合进行试验。

常用试验方法主要有五种
(1).氧化诱导期实验 (2).多次挤出试验 (3).烘箱热老化试验 (4).人工加速老化试验 (5).自然气候试验

(1).氧化诱导期实验

对一般塑料材料,一般用布拉班德 塑化仪在氮保护下,混料10min,然 后将其模压成0.01mm薄膜试样,直 接在0.1Mpa、150℃测其氧吸收速 度。

(2).多次挤出试验

在挤出机中对样品进行反复多次挤出, 可连续挤出后对样品进行检测,也可每 隔一次挤出后对样品进行检测。检测样 品的熔融流动指数MFI,或将样品制成标 准试片检测物理机械性能或色差。 此项试验主要评价抗氧剂在加工过程对 塑料材料热氧稳定作用。

(3).烘箱热老化试验

将样片品置于保持一定温度的烘箱中, 进行热空气(有时也可使用氧气)循环。 检测样片的羰基指数、物理机械性能或 色差。 此项试验主要评价抗氧剂、光稳定剂在 储存和使用过程对塑料材料的热氧稳定 作用

(4).人工加速老化试验

将样品置于全天侯老化箱或紫外老化机 中,进行模拟自然环境或条件的老化试 验。检测样品的羰基指数物理机械性能 或色差。 此项试验主要评价抗氧剂、光稳定剂在 使用过程中对塑料材料氧老化或光老化 的稳定作用。

(5).自然气候试验

将样品置于具备一定条件的自然环境 中进行自然环境的光、氧老化试验。检 测样品的羰基指数和物理机械性能。 此项试验评价抗氧剂、光稳定剂在自 然环境使用过程中对塑料材料的光、氧 稳定作用。

自然气候试验
只有自然气候试验的数据和结果,才真正对塑 料制品的实际应用具有指导意义,但自然气候 试验的时间周期较长,有时甚至二、三年。因 此,前四项试验的综合评价结果,基本可以确 定抗氧剂、光稳定剂在塑料制品的加工与应用 过程的光、氧稳定功能与作用。

1.2削弱或抑制抗氧剂、光稳定剂作用功能的因素

塑料制品配方中其他助剂的化学性质, 填充材料的类型,制品加工过程,使用 过程光照强度及温度,着色剂等众多因 素,都可直接或间接地削弱或抑制抗氧 剂、光稳定剂的作用功能和效果。

1.配方中的其他化学助剂
树 脂: 高抗冲击聚苯乙烯HIPS,MER=3。 阻燃剂: BTBPIE 1,2—双(四溴邻苯二甲酰亚胺)乙烷; BPBPE 1,2—双(五溴苯基)乙烷; DBDPO 十溴二苯乙醚; 延缓剂:Sb2O3 纯度大于99.8%,平均粒经1m; Mg(OH)2经偶联剂表面处理,平均粒经≤5m 。 钛白粉: A、型号CR—60,Al(OH)3表面处理,金红石型,平均粒经 0.2m; B、型号A—200,Al(OH)3表面处理,锐钛型,平均粒经 0.2m; C、型号A—100,未经表面处理,锐钛型,平均粒经0.2m。 配 方:HIPS 100,Sb2O3 4 , Mg(OH)2 35, 其它见表1。 耐光性色差值ΔE:注射成型70㎜×35㎜×3㎜试样,用老化仪黑色板温 度63 ℃下,用色差计测定由开始至300小时时的色差值ΔE。

配方中的其他化学助剂
配方 编号
空白 1 2 3 4 5 6 7 8 9

阻燃剂 钛白粉 抗氧剂 抗氧剂 光稳定 光稳定 耐光性 1076 168 剂326 剂770 色差性
ΔE

BTBPIE 15%

BTBPIE 1% A 3% BTBPIE 15% BPBPE 14% DBDPO A 5% 14% BTBPIE 15% A 0.5%

A 3% B 3% C 3%

0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3

0.1

0.25 0.25 0.25 0.25 0.25

0.25 0.25 0.25 0.25 0.25

12 5.1 8.1 13 2.4 2.0 2.5 5.6 25 3.8

表4

高岭土对0.2mm厚LDPE吹塑膜的光稳定性的影响

伸长率保持50%时的能量(kj/cm2)

光稳定剂
0.15%HALS622 + 0.15%UV-531 0.15%HALS944 + 0.15%UV-531

无高岭土 1235 2240

含35%高岭土

375 940

1.2.3 加工过程
抗氧剂、光稳定剂在塑料制品中的添加总量一 般在0.5%~1.5%之间,如果混料时大量粘结 在混料器内壁,或热加工时挥发量过高,制品 中实际抗氧剂、光稳定剂比例数量将低于配方 设计量。如果加工时抗氧剂、光稳定剂与树脂 混合不均匀,制品中抗氧剂、光稳定剂也必然 分布不均。在使用过程中,制品的力学性能是 由抗氧剂、光稳定剂分布量过低或最低的局部 力学性能决定的,局部的低力学性能导致了防 老化塑料制品提前失去使用价值。

聚乙烯棚膜破裂部位、完好部位的检测数据
编号 棚膜状况 破裂处 1 1—a 1—b 2 2—a 2—b 3 3—a 3—b 4 4—a 4—b 5 5—a 5—b 6 无 6 完好部位 厚度 mm 0.109 0.115 0.123 0.125 0.128 0.138 0.130 0.138 0.130 0.112 0.136 拉伸强度 纵 / 横MPa 9.6 / 10.7 11.8 / 11.2 9.7 / 9.9 11.4 / 11.9 / 11.2 / 11.9 / 15.1 14.7 / 12.9 / 11.9 / 13.8 21.1 / 19.9 断裂伸长率 纵/横 % 32 / 50 440 / 200 40 / 55 160 / 70 / 399 / 68 / 500 470 / 590 / 220 / 430 680 / 750 羰基指数

10.66 2.44 7.66 3.55 8.16 4.84 6.02 2.14 6.93 3.29 0.48

1.2.4 使用环境
不同抗氧剂体系在不同温度下的热稳定效果 烘箱温度 抗氧剂 0.25% 330 + 0.25 %DSTP 0.25% 1010 + 0.25% DSTP 0.25% 3114 + 0.25% DSTP 129 90 136 125 ~140℃ 0.25% 330 + 0.25% DSTP 0.25% 1010 + 0.25% DSTP 0.25% 3114 + 0.25% DSTP 64.3 % 92.2 % 61.0 % 83 83 83 140 ~150℃ 55.4 % 44.6 % 30.1 % 46 37 25 125 ~150℃ 35.6 % 41.1 % 18.3 % 125℃ 140℃ 150℃

注:0.3㎜PE片,50%面积脆化的天数

5.着 色 剂
对光、氧稳定化的着色塑料制品,塑料 着色剂若与抗氧剂、光稳定剂配合不当, 即可导致着色塑料制品过早褪色或变色, 又可加快着色塑料制品的光、氧老化速 度,使制品的外观和物理机械性能变坏, 提前失去原有功能和使用价值。

着色剂(0.5%) 对加有酚类抗氧剂聚丙烯的热氧稳定性的影响

群青 15 % (硫化)汞镉红 15% 氧化铬绿 17% 镉黄 27 % 酞菁绿 44 % 喹吖啶酮品红 51% 酞菁蓝 54 % 氧化铁黄棕 63% 单偶氮红3B 78%

铬 黄

对抗氧剂的影响

铬黄是不透明的无机着色剂,可用于聚烯烃、聚苯 乙烯、丙烯酸树脂等热塑性塑料,其着色力强、遮 盖性好,耐水和耐溶剂性优良。 但因铬黄是铬酸铅或碱式铬酸铅同硫酸铅组成的含 铅化合物,与含硫抗氧剂DLTP、DSTP、1035、 300等共用,在塑料加工的高温条件下会发生化学 反应,生成黑色硫化铅,影响塑料制品的外观,也 大幅度削弱了抗氧剂的防热氧老化效能。因此,含 铬着色剂不能与含硫抗氧剂共用。

着色剂对光稳定剂效能的影响 (1)
着色剂含铜、锰、镍等重金属元素或杂质,具 有光活性、光敏性,催化并加快塑料材料的光 老化速度。含有游离铜和杂质的酞菁蓝会促使 聚丙烯光老化;氧化铁红可使聚丙烯中苯并三 唑、二苯甲酮、有机镍盐光稳定剂的效能下降 20%以上;对于聚乙烯,二氧化钛、群青、氧 化铬绿、钴绿、铁红等着色剂的使用,会加剧 光老化。

着色剂对光稳定剂效能的影响 (2)
某些分子结构的着色剂可与光稳定剂发生作用, 直接削弱光稳定剂的效能。酸性着色剂可使受 阻胺光稳定剂失效;在聚丙烯中,偶氮红、黄 可与受阻胺光稳定剂发生作用,偶氮缩合红BR、 偶氮缩合黄3G可使受阻胺光稳定剂效能分别下 降25%和50%左右。

F.Steinlin和W.Sear用不同着色剂(1%)、抗 氧剂1010(0.1%)、光稳定剂770(0.5

和聚丙烯于285℃下纺丝,并拉伸4倍,
80分特/24根的纤维。 此纤维经过氙灯光照老化试验,当强度下降50 %时,对样品所受辐射量进行对比。对比结果 说明,用有机颜料黄、红、橙分别着色的聚丙 烯纤维,虽然加入抗氧剂和光稳定剂,但其稳 定性低于未着色的聚丙烯纤维。

不同着色剂对含苯并三唑(UV-328) 的高压聚乙烯薄膜的光稳定性的影响
伸长率降至 50% 所需时间, 小时 140 175 250 285 335
(大) (小)

着色剂

苯并三唑 %

着色剂

苯并三唑 %

伸长率降至 50% 所需时间, 小时 430 (+290) # 310 (+135) 435 (+185) # 460 (+175) 530 (+195)

无 镉黄 群青 酞菁绿 桔铬黄

无 无 无 无 无

无 镉黄 群青 酞菁绿 桔铬黄

0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

2.1 选用抗氧剂、光稳定 剂的参考原则

2.1.1 相容性
塑料聚合物的高分子一般是非极性的,而抗氧 剂、光稳定剂的分子具有不同程度的极性,二 者相溶性较差,通常是在高温下将抗氧剂、光 稳定剂与聚合物熔体结合,聚合物固化时将抗 氧剂、光稳定剂分子容在聚合物分子之间。在 配方用量范围内,抗氧剂、光稳定剂在加工温 度下要熔融,要特别注意,设计配方时,选用 固体抗氧剂、光稳定剂的熔点或熔程上限,应 低于塑料聚合物的加工温度。

Billingham和Calvert已证明,聚合物晶区 球晶界面处的无定形相,是聚合物基质 中最易受氧化的部分,溶解性好的抗氧 剂正好集中于聚合物最需要它们的区域[4]。

2.1.2 迁 移 性
塑料制品,尤其是表面积与体积比(或重量比)数值相 对较小的不透明制品,氧化反应主要发生在制品的表面, 这就需要抗氧剂、光稳定剂连续不断地从塑料制品内部迁 移到制品表面而发挥作用。但如果向制品表面的迁移速度 过快,迁移量过大,抗氧剂、光稳定剂就要挥发到制品表 面的环境中,或扩散到与制品表面接触的其它介质中而损 失,这种损失事实上是不可避免的,设计配方时应加以考 虑。

当抗氧剂、光稳定剂品种有选择 余地时,应选择分子量相对较大, 熔点适当较高的品种,并且要以最 严酷的加工条件和使用环境为前提 确定抗氧剂、光稳定剂的添加量。

2.1.3

稳定性

抗氧剂、光稳定剂在塑料材料中应保持稳定, 在使用环境下及高温加工过程中挥发损失少,不 变色或不显色,不分解(除用于加工热稳定作用 的抗氧剂外),不与其他添加剂发生不利的化学 反应,不腐蚀机械设备,不易被制品表面的其它 物质所抽提。受阻胺光稳定剂一般为低碱性化学 品,塑料材料中选用受阻胺为光稳定剂时,配方 中不应包含酸性的其它添加剂,相应塑料制品也 不应用于酸性环境。

2.1.4 加工性
塑料制品加工时,加入抗氧剂、光稳定剂对 树脂熔融粘度和螺秆扭矩都可能发生改变。 抗氧剂、光稳定剂熔点与树脂熔融范围如果 相差较大,会产生抗氧剂、光稳定剂偏流或 抱螺杆现象。抗氧剂、光稳定剂的熔点低于 加工温度100℃以上时,应先将抗氧剂、光稳 定剂造成一定浓度的母粒,再与树脂混合加 工制品,以避免因偏流造成制品中抗氧剂、 光稳定剂分布不均及加工产量下降

2.1.5 环境和卫生性
抗氧剂、光稳定剂应无毒或低毒,无粉尘或低 粉尘,在塑料制品的加工制造和使用中对人体无 有害作用,对动物、植物无危害,对空气、土壤、 水系无污染。 对农用薄膜、食品包装盒、儿童玩具、一次 性输液器等间接或直接接触食品、药品、医疗器 具及人体的塑料制品,不仅应选用已通过美国食 品和药物管理局(FDA)检验并许可,或欧共体 委员会法令允许的抗氧剂、光稳定剂品种,而且 加入量应严格控制在最大允许限度之下。

光稳定剂UV-326的急性口服毒性实验数值 LD50>5000mg/kg,是相对无毒的化学物质。 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、 聚乙烯PE中最大限量为0.5%,在聚氯乙烯PVC 中最大限量为0.3%,在聚苯乙烯PS中最大限量 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 低密度聚乙烯LLDPE,聚氯乙烯PVC系列中的硬聚 氯乙烯U-PVC、软质聚氯乙烯P-PVC、抗冲击聚 氯乙烯I-PVC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
树脂 助剂 KY—1010 KY—1076 KY—1035 PKY—168 JC—242 PKB系列 JC复合系列 DLTP DSTP △ ○ ○ ○ ○ △ ○ PP ○ PE ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ ○ △ ○ ○ △ △ ○ △ △ PVC △ ○ PS △ ○ ABS △ ○ △ △ △ △ ○ ○ △ △ ○ PA △ △ PU ○ △ △ PC △ △ △ ○ ○ ○ △ △ POM △ △ △ ○

○适合 PET PBT △ △

△可用

PMMA △ ○









常用光稳定剂与常用树脂
树脂 助剂 UV—326 UV—327 UV—P UV—531 UV—9 GW—480 GW—622 GW—944Z PP ○ △ △ △ △ ○ ○ ○ PE △ △ △ △ △ ○ ○ ○ PVC ○ ○ ○ ○ ○ △ △ △ PS △ ○ ○ △ △ △ △ △ ABS ○ ○ △ ○ △ △ △ △ △ △ △ △ △ ○ ○ △ △ △ ○ PA PU △ △ PC POM

○适合

△可用

PET PBT △ △ △

PMMA △

○ △ △

△ △ ○





1. 添加抗氧剂、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(树脂分子结构改性、二种不同类型树脂互混改性)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般塑料材料防老化的基础功能,防光老化功能 则是建立 在基础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系时,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良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烯有良好的耐候稳定性; 7. 经试验或实际应用确定的稳定体系,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

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