抗氧劑736與炭黑復(fù)合體系在聚乙烯電纜料中抗熱氧效能評(píng)價(jià)

劉旭升，溫曉葵，翁起陽(yáng)，陳蘭輝，莫藝雄

(廣州合成材料研究院有限公司，廣東廣州510665)

抗氧劑736，化學(xué)名稱(chēng)為4，4′ -硫代雙-(2 -甲基-6 -特丁基苯酚)，是一種優(yōu)良的硫代雙酚類(lèi)抗氧劑，廣泛用于塑料、橡膠及石油產(chǎn)品，對(duì)聚烯烴及生膠有突出的穩(wěn)定作用。此抗氧劑在多數(shù)情況下作為主抗氧劑與紫外線吸收劑、金屬鈍化劑，炭黑等有較好的協(xié)同效應(yīng)。伍巧暉等［1］對(duì)聚乙烯管材料用抗氧劑進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)抗氧劑736 單獨(dú)使用效果可達(dá)到抗氧劑1010 +168 復(fù)配體系使用效果，且優(yōu)于1010 +DLTP 體系;與炭黑配合使用時(shí)，抗氧劑736 效果明顯優(yōu)于1010 復(fù)配體系。該文采用DSC法測(cè)定，以氧化誘導(dǎo)期為指標(biāo)，研究抗氧劑736 與炭黑結(jié)合使用在聚乙烯電纜料中的熱氧效能情況，對(duì)其在黑色聚乙烯電纜料中使用效果進(jìn)行初步探討。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料

實(shí)驗(yàn)的需原料如表1 所示。

表1 實(shí)驗(yàn)原材料Table 1 Test raw materials

1.2 儀器設(shè)備

差式掃描量熱儀NETZSCH DSC 200 PC(德國(guó));雙輯煉膠機(jī)XK-160(國(guó)產(chǎn))。

1.3 試驗(yàn)配方及樣品制作

配方選取常用的抗氧劑及不同炭黑品種與736進(jìn)行不同體系的效果比較，包括生產(chǎn)配方的比較。配方中抗氧劑與炭黑用量皆以聚乙烯樹(shù)脂100 質(zhì)量份計(jì)。按配方稱(chēng)樣(準(zhǔn)確至0.01g)，投入雙輥煉膠機(jī)上進(jìn)行混煉，混煉溫度控制在LLDPE2076 為125℃±5℃，LDPE951 -000 為15℃±5℃，混煉時(shí)間以配方組分加完后，計(jì)時(shí)塑煉3min，出片。為消除取樣誤差，將塑煉的薄片制粒，均化后，稱(chēng)樣測(cè)試。

1.4 抗氧性能測(cè)試方法［2］

評(píng)價(jià)抗氧劑的效能有多種實(shí)驗(yàn)方法，比如熱分析法、多次熱擠出法、空氣箱熱老化試驗(yàn)法。每種方法各有特點(diǎn)，熱分析法主要通過(guò)測(cè)定聚合物氧化誘導(dǎo)期來(lái)表征規(guī)定條件下材料耐熱氧化的極限時(shí)間，從而相對(duì)評(píng)價(jià)材料的抗熱氧老化性能和抗氧劑功效。熱分析法包括差式掃描量熱法(DSC)和熱重法(TG)，其中DSC 法比較靈敏、準(zhǔn)確，為本試驗(yàn)所采用。

氧化誘導(dǎo)期(O.I.T)的測(cè)定是在DSC 200PC 熱分析裝置上進(jìn)行，測(cè)試溫度200℃，加熱速率20K/min，氧氣氛圍氧氣流動(dòng)速率50mL/min，測(cè)試樣品重約9mg，氧化開(kāi)始時(shí)，基線漂移可用作誘導(dǎo)時(shí)間表征，可通過(guò)放熱曲線最陡峭部分斜率外推獲得。

2 結(jié)果與討論

2.1 抗氧劑736 與不同炭黑品種配合在LLDPE2076樹(shù)脂中的抗氧效果

測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2 和圖1。

表2 抗氧劑736 與不同炭黑品種配合在LLDPE2076樹(shù)脂中的O.I.TTable 1 O.I.T of antioxidant 736 cooperating with carbon black of different kinds in LLDPE2076 resin

圖1 抗氧劑736 與不同炭黑品種配合在LLDPE2076 樹(shù)脂中的O.I.TFig.1 O.I.T of antioxidant 736 cooperating with carbon black of different kinds in LLDPE2076 resin

由表2、圖1 表明，抗氧劑與槽法炭黑FW200 和色素炭黑MA100 配合效果較好，而且有顯著的協(xié)同效應(yīng)。

2.2 抗氧劑736 與不同炭黑用量配合在LLDPE2076 樹(shù)脂中的抗氧效果

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3 和圖2。

表3、圖2 結(jié)果說(shuō)明，抗氧效能隨炭黑含量的增加而增高，但到達(dá)2. 5%就開(kāi)始降低。同時(shí)結(jié)果也表明，不加抗氧劑的炭黑體系抗氧效果極差。

表3 抗氧劑736 與不同炭黑用量配合在LLDPE2076樹(shù)脂中的O.I.TTable 3 O.I.T of antioxidant 736 cooperating with carbon black of different use levels in LLDPE2076 resin

圖2 抗氧劑736 與不同炭黑用量配合在LLDPE2076 樹(shù)脂中的O.I.TFig.2 O.I.T of antioxidant 736 cooperating with carbon black of different use levels in LLDPE2076 resin

2.3 抗氧劑736 與常用抗氧劑1010 等與炭黑配合在聚乙烯電纜中(LLDPE2076、LDPE7042、LDPE951 -000)的抗氧效果

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4、圖3、圖4。

表4、圖3、圖4 結(jié)果表明，抗氧劑736 與炭黑配合有非常優(yōu)異的抗氧效能，1076 與炭黑配合效果較差。

表4 抗氧劑736 與常用抗氧劑與炭黑配合在聚乙烯電纜中的O.I.TTable 4 O.I.T of antioxidant 736 or common antioxidants cooperating with carbon black in black PE cable materials

圖3 抗氧劑736 與常用抗氧劑與炭黑配合在LLDPE2076 中的O.I.TFig.3 O.I.T of antioxidant 736 or common antioxidants cooperating with carbon black in LLDPE2076

圖4 抗氧劑736 與常用抗氧劑與炭黑配合在LDPE951 -000 中的O.I.TFig.4 O.I.T of antioxidant 736 or common antioxidants cooperating with carbon black in LDPE951 -000

2.4 抗氧劑736 在黑色聚乙烯電纜料中的抗氧效果與生產(chǎn)配方的比較

根據(jù)調(diào)查，國(guó)內(nèi)黑色聚乙烯護(hù)套料采用的抗氧化助劑配方多為1010 + 168，1010 + DLTP，用量0.2% ～0.4%。該試驗(yàn)采用抗氧劑736 以生產(chǎn)配方等量和減量50%進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表5、圖5、圖6、圖7 (圖表中標(biāo)* 為生產(chǎn)配方)。

表5 抗氧劑736、1010 +168 和1010 +DLTP 在黑色聚乙烯電纜料中的O.I.TTable 5 O.I.T of antioxidant 736，1010 +168 and 1010 +DLTP in black PE cable materials

圖5 抗氧劑736、1010 +168 和1010 +DLTP 在黑色LLDPE2076 中的O.I.TFig.5 O.I.T of antioxidant 736，1010 +168 and 1010 +DLTP in black LLDPE2076

圖6 抗氧劑736、1010 +168 和1010 +DLTP 在黑色LDPE951 -000 中的O.I.TFig.6 O.I.T of antioxidant 736，1010 +168 and 1010 +DLTP in black LDPE951 -000

圖7 抗氧劑736、1010 +168 和1010 +DLTP 在黑色LDPE7042 中的O.I.T Fig.7 O.I.T of antioxidant 736，1010 +168 and 1010 +DLTP in black LDPE7042

由表5、圖5、圖6、圖7 數(shù)據(jù)表明，在黑色聚乙烯電纜料中，抗氧劑736 的抗氧效果顯著優(yōu)于1010 +168 和1010 +DLTP 穩(wěn)定體系。

3 結(jié)論

(1)抗氧劑736 與炭黑并用在聚乙烯電纜料中具有協(xié)同效應(yīng)，抗氧劑736 用量、炭黑品種及用量都可影響抗氧化效能。

(2)抗氧劑736 與炭黑并用在同等條件下對(duì)聚乙烯電纜料LLDPE2076、LLDPE7042、LDPE951 -000的抗氧效果，優(yōu)于抗氧劑1076、1010、1010 +168、1010 +DLTP 等，證明736 與炭黑配合有良好的協(xié)同效應(yīng)，抗氧劑736 完全可以替代抗氧劑1010 及1010 的復(fù)配體系8215、8225，用于黑色PE 電纜料的生產(chǎn)。

［1］伍巧暉，王慶，秦文福. 聚乙烯管材料用抗氧劑評(píng)價(jià)［J］. 合成材料老化與應(yīng)用，2004，33(1):13 -15.