塑料材料在加工和使用过程中受到热,剪切和紫外光的作用,会产生氧化反应,这种现象被称为材料的老化。老化一旦发生,聚合物的力学性能会降低,表面会变得粗糙,而且还会变色。聚合物的老化可以通过添加适当的稳定剂来防止和延迟,这种稳定剂称为抗氧剂。
抗氧剂性能评价
评价抗氧剂的性能,需要用到一系列的测试方法。根据作用时间的不同,评价的方法可以分为以下两大类:
1.加工稳定性
聚合物在加工时处于熔融状态,受到高温和强剪切,即使少量的氧存在也会导致其降解。
一种传统的方法是用Brabender测试在一定加工条件下转矩的改变。扭矩的改变越大,反映聚合物的降解越严重。
目前常见的方法是螺杆挤出机多次挤出,然后测试每次挤出物的熔融指数MFI。MFI的变化越大,聚合物稳定性越差。多次挤出后一般也测试材料的颜色,颜色测试可以在粒子上进行,也可以将粒子成型成一定厚度的片材,再进行测试。主要的颜色指标包括黄度指数(YI),色差(ΔE)。色差越大,老化越严重。
长效热稳定性
2.氧化诱导期(OIT)
用差热扫描量热仪DSC测试OIT被人们广泛接受。它测量在一定的温度下,添加了抗氧剂的聚合物放热氧化过程的诱导时间。诱导时间越长,说明该配方的稳定性越强。OIT测试是一种快速,简单的方法,但它有一定的局限性:
由于在同一浓度下的同一树脂中,不同的酚类抗氧剂都会生成不同的OIT曲线,所以对于任何一个新系统,在做OIT测试前都必须建立一条新的校准曲线,从而保证测试的准确性。
辅抗氧剂主要在加工过程中对材料起到保护作用,在长期热老化(低于120℃)的环境下,辅抗氧剂起不到作用。然而在OIT测试中,温度被升高到熔融温度以上,因此辅抗氧剂也会对OIT曲线有所贡献。另一方面,在实际情况下对长效热稳定性有良好作用的受阻胺类稳定剂,对OIT曲线却是没有贡献的。这造成实验结果的误差。
国产与进口抗氧剂有没有差距?
过去,中国市场的抗氧剂基本被进口产品所垄断。以受阻酚和亚磷酸酯抗氧剂为例,国际上知名的供应商包括:巴斯夫,氰特,伊士曼化工,ELiokem,Merisol抗氧剂,科聚亚公司,SI集团等等。在过去近二十年来,抗氧剂的生产大大地转移到了亚洲。
一方面是因为抗氧剂消费需求转移到亚洲,致使国外主要的抗氧剂生产商开始致力于与本地公司加强合作。另一方面也是因为国内本土生产商在技术上有了长足的进步,产品的质量已经逐步和国外产品看齐。
Shandong Jihesheng New Materials Co., Ltd