2種抗氧體系對聚丙烯產品性能的影響

宋程鵬　田廣華　宋美麗　方偉　崔飛

(1.神華寧夏煤業集團煤炭化學工業分公司研發中心，寧夏 銀川,750411; 2.寧夏回族自治區審計廳，寧夏 銀川, 750011)

分析測試

2種抗氧體系對聚丙烯產品性能的影響

宋程鵬1田廣華1宋美麗1方偉1崔飛2

(1.神華寧夏煤業集團煤炭化學工業分公司研發中心，寧夏 銀川,750411; 2.寧夏回族自治區審計廳，寧夏 銀川, 750011)

摘要：通過轉矩流變儀和力學性能測試分析了FS042和1010 2種抗氧體系對聚丙烯(PP)熔體流動速率、黃色指數、氧化誘導期、力學性能和灰分的影響。結果表明:FS042抗氧體系的抗流動性變化能力和抗黃變能力均優于1010抗氧體系的，而1010抗氧體系的初期抗黃變效果更好、氧化誘導期更長。2種抗氧體系對產品的力學性能和灰分影響不大。

關鍵詞：聚丙烯抗氧體系力學性能

神華寧夏煤業集團煤炭化學工業分公司(簡稱神寧公司)聚丙烯(PP)裝置以煤為原料，采用Novolen氣相法，設計能力500 kt/a。該PP裝置包含2條生產線：一線串聯生產均聚物、無規共聚物和抗沖共聚物；二線并聯生產均聚物和無規共聚物。自2014年初投產以來，已生產纖維級PP1101S近5 kt，產品主要用于纖維、無紡布等。

抗氧劑能從結構上抑制聚丙烯的老化，使產品性能大大提高，經久耐用。目前，國內PP裝置常用的抗氧劑主要有1010,1076,3114,B2015,FS042等。其中，FS042是一種新型的抗氧劑，1010是最常用的抗氧劑[1]。下面研究FS042和1010這2種抗氧劑對神寧公司PP裝置生產的纖維級PP 1101S的影響。

1試驗部分

1.1主要原料及儀器設備

PP,1101S粉料，神寧公司;抗氧劑1010，上海金海雅寶公司；抗氧劑FS042，營口風光化工有限公司；鹵素吸收劑,硬脂酸鈣，遼寧鼎際得公司。

MFI-2322熔體流動速率儀，承德金建檢測儀器有限公司；Sdtga100馬弗爐，上海一恒科學儀器有限公司；XE型黃色指數儀，美國Huntlab公司；5966型萬能材料試驗機，9050沖擊試驗機，均為美國Instron公司；200F3型差示掃描量熱儀，德國耐馳公司；PolyLab OS轉矩流變儀，德國HAAKE公司。

1.2測試標準

熔體流動速率(MFR)按GB/T 3682—2000測試，拉伸性能按GB/T 1040.2—2006測試，灰分按GB 9345.1—2008測試，黃色指數按HG/T 3862—2006測試，缺口沖擊強度按GB/T 1043.1—2008測試，氧化誘導期按GB/T 19466—2004測試。

1.3測試方法

多次擠出：利用HAAKE轉矩流變儀，在200 ℃下熔融，在轉速200 r/min下擠出造粒。

2結果與討論

2.1 抗氧劑對PP熱穩定性的影響

2.1.1 抗氧劑對PP的MFR影響

表1是抗氧劑對PP的MFR影響。

表1　抗氧劑對PP的MFR影響

從表1可以看出，經過多次擠出后，抗氧劑FS042配方樣品的抗流動性變化能力優于抗氧劑1010配方樣品的。

2.1.2抗氧劑對PP黃色指數的影響

一般來講，PP樣品在氧化過程中會泛黃，其主要原因是在老化過程中會形成大量的雙鍵、大π鍵、氫過氧化物等，再進一步形成大量的羰基和羥基，從而使產品泛黃?？寡鮿┑淖饔镁褪且种屏u基、羰基的形成，因此黃色指數是反應抗氧劑性能的一個較為直接的指標。

表2是抗氧劑對PP黃色指數的影響。

表2　抗氧劑對PP黃色指數的影響

從表2可以看出，經過多次擠出后，使用不同抗氧劑的樣品顏色均發生了明顯變化，FS042首次擠出黃色指數為5.72,末次擠出黃色指數為14.25，差值為8.53；而1010的首、末次擠出黃色指數差值為9.90，說明FS042配方的黃變程度比1010的稍好。只是在最開始，1010配方對黃變的抑制能力要好于FS042配方的，這是因為1010抗氧體系中主輔抗氧劑的用量是FS042主輔抗氧劑用量的2倍所致。

2.1.3 抗氧劑對氧化誘導期的影響

氧化誘導期是評價樹脂在一定溫度和氣體氛圍條件下，試樣中的抗氧化穩定體系抑制其氧化的時間。氧化誘導時間是評價材料穩定水平的一種手段。

FS042配方樣品的氧化誘導期為1.0 min，1010配方樣品的氧化誘導期為2.5 min，1010配方樣品的氧化誘導期更長，說明1010配方樣品的熱穩定性好于FS042配方樣品的。

2.2 抗氧劑對PP基礎物理性能的影響

2.2.1 抗氧劑對PP力學性能的影響

表3是抗氧劑對PP力學性能影響。

表3　抗氧劑對PP力學性能影響

從表3可以看出，FS042配方樣品的拉伸強度稍大，而1010配方樣品的拉伸模量、彎曲模量以及缺口沖擊強度均稍高一些?？傮w而言，2個樣品的力學性能相差不大，對下游加工廠家的加工條件影響不大。

2.2.2 抗氧劑對灰分的影響

灰分是材料中的雜質，灰分的多少直接影響到材料的品質好壞?；曳制?，原料易發黃，耐老化性能差；灰分中的有些成分對下游加工設備易造成腐蝕，濾網和噴絲板容易堵塞，增加更換的頻率，直接影響到加工和使用。因此原材料灰分含量的多少也是產品質量好壞的重要指標之一。對于纖維的加工應用，灰分指標應控制在200 μg/g以內。經過測試，FS042配方的灰分值為176 μg/g,1010配方的灰分值為149 μg/g。

2個樣品的灰分值均在200μg/g以下，都能夠滿足纖維使用的要求，但是1010配方的灰分值更低，更有利于纖維制品的生產。

3工業應用

纖維級PP 1101S產品主要用于無紡布、丙綸短纖、地毯紗絲的生產，用戶普遍認為，1010作為主抗氧劑時，產品的熔體流動性、穩定性好，熱氧穩定時間長，但是制品顏色的穩定性差；FS042作為主抗氧劑時，產品具有熔體流動性好、可紡性好、光澤度高，制品顏色穩定性好，長時間放置不會變色。

另外，同樣生產1 t PP，采用1010抗氧體系比FS042體系可以節約成本25.7元。從經濟成本來看，1010抗氧體系更具優越性。

4結論

a)FS042抗氧體系的抗流動性變化能力和抗黃變能力均優于1010抗氧體系的。而1010抗氧體系的熱氧穩定性以及初始抗黃變效果要好于FS042抗氧體系的。

b)2種抗氧體系樣品的力學性能及灰分值相差不大，對下游客戶的加工條件沒有影響。

c)從經濟成本來看，1010抗氧體系更具優越性。

參考文獻

[1]李志強,許普,李秀潔，等.聚丙烯抗氧劑體系抗熱氧化性能的研究[J].石油化工,2005(34):658-660.

Effects of Two Antioxidant Systems on Properties of PP Product

Song Chengpeng1Tian Guanghua1Song Meili1Fang Wei1Cui Fei2

(1.R&D Center of SNCC Coal Chemical Industry Company,Ningxia, Yinchuan,750411; 2.Audit Department of Ningxia, Hui Autonomous Region,Ningxia Yinchuan,750011)

Abstract：The effects of antioxidant systems of FS042 and 1010 on melt flow rate, the yellow index, oxidation induced time, mechanical properties and ash of polypropylene(PP) were analyzed by torque rheometer and mechanical property test. The results show that the antioxidant ability and resistance to yellow changing of PP in FS042 antioxidant system are better than those of PP in 1010 antioxidant system, but at initial stage resistance to yellow changing and oxidation induced time of PP in 1010 antioxidant system are favorable. Two antioxidant systems have no difference for mechanical properties and ash of PP product.

Key words：polypropylene;antioxidant system; mechanical properties

收稿日期：2015-01-27;修改稿收到日期:2015-08-15。

作者簡介：宋程鵬(1985—)，女，碩士，主要從事塑料研究和市場推廣應用工作。E-mail：songchengpeng@nxmy.com。

DOI:10.3969/j.issn.1004-3055.2016.02.013