2種抗氧體系對(duì)聚丙烯產(chǎn)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(yè)集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司研發(fā)中心，寧夏 銀川,750411; 2.寧夏回族自治區(qū)審計(jì)廳，寧夏 銀川, 750011)

分析測(cè)試

2種抗氧體系對(duì)聚丙烯產(chǎn)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(yè)集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司研發(fā)中心，寧夏 銀川,750411; 2.寧夏回族自治區(qū)審計(jì)廳，寧夏 銀川, 750011)

摘要：通過轉(zhuǎn)矩流變儀和力學(xué)性能測(cè)試分析了FS042和1010 2種抗氧體系對(duì)聚丙烯(PP)熔體流動(dòng)速率、黃色指數(shù)、氧化誘導(dǎo)期、力學(xué)性能和灰分的影響。結(jié)果表明:FS042抗氧體系的抗流動(dòng)性變化能力和抗黃變能力均優(yōu)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(dǎo)期更長(zhǎng)。2種抗氧體系對(duì)產(chǎn)品的力學(xué)性能和灰分影響不大。

關(guān)鍵詞：聚丙烯抗氧體系力學(xué)性能

神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司(簡(jiǎn)稱神寧公司)聚丙烯(PP)裝置以煤為原料，采用Novolen氣相法，設(shè)計(jì)能力500 kt/a。該P(yáng)P裝置包含2條生產(chǎn)線：一線串聯(lián)生產(chǎn)均聚物、無規(guī)共聚物和抗沖共聚物；二線并聯(lián)生產(chǎn)均聚物和無規(guī)共聚物。自2014年初投產(chǎn)以來，已生產(chǎn)纖維級(jí)PP1101S近5 kt，產(chǎn)品主要用于纖維、無紡布等。

抗氧劑能從結(jié)構(gòu)上抑制聚丙烯的老化，使產(chǎn)品性能大大提高，經(jīng)久耐用。目前，國(guó)內(nèi)PP裝置常用的抗氧劑主要有1010,1076,3114,B2015,FS042等。其中，F(xiàn)S042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(duì)神寧公司PP裝置生產(chǎn)的纖維級(jí)PP 1101S的影響。

1試驗(yàn)部分

1.1主要原料及儀器設(shè)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(yíng)口風(fēng)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(dòng)速率儀，承德金建檢測(cè)儀器有限公司；Sdtga100馬弗爐，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；XE型黃色指數(shù)儀，美國(guó)Huntlab公司；5966型萬能材料試驗(yàn)機(jī)，9050沖擊試驗(yàn)機(jī)，均為美國(guó)Instron公司；200F3型差示掃描量熱儀，德國(guó)耐馳公司；PolyLab OS轉(zhuǎn)矩流變儀，德國(guó)HAAKE公司。

1.2測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

熔體流動(dòng)速率(MFR)按GB/T 3682—2000測(cè)試，拉伸性能按GB/T 1040.2—2006測(cè)試，灰分按GB 9345.1—2008測(cè)試，黃色指數(shù)按HG/T 3862—2006測(cè)試，缺口沖擊強(qiáng)度按GB/T 1043.1—2008測(cè)試，氧化誘導(dǎo)期按GB/T 19466—2004測(cè)試。

1.3測(cè)試方法

多次擠出：利用HAAKE轉(zhuǎn)矩流變儀，在200 ℃下熔融，在轉(zhuǎn)速200 r/min下擠出造粒。

2結(jié)果與討論

2.1 抗氧劑對(duì)PP熱穩(wěn)定性的影響

2.1.1 抗氧劑對(duì)PP的MFR影響

表1是抗氧劑對(duì)PP的MFR影響。

表1　抗氧劑對(duì)PP的MFR影響

從表1可以看出，經(jīng)過多次擠出后，抗氧劑FS042配方樣品的抗流動(dòng)性變化能力優(yōu)于抗氧劑1010配方樣品的。

2.1.2抗氧劑對(duì)PP黃色指數(shù)的影響

一般來講，PP樣品在氧化過程中會(huì)泛黃，其主要原因是在老化過程中會(huì)形成大量的雙鍵、大π鍵、氫過氧化物等，再進(jìn)一步形成大量的羰基和羥基，從而使產(chǎn)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(shù)是反應(yīng)抗氧劑性能的一個(gè)較為直接的指標(biāo)。

表2是抗氧劑對(duì)PP黃色指數(shù)的影響。

表2　抗氧劑對(duì)PP黃色指數(shù)的影響

從表2可以看出，經(jīng)過多次擠出后，使用不同抗氧劑的樣品顏色均發(fā)生了明顯變化，F(xiàn)S042首次擠出黃色指數(shù)為5.72,末次擠出黃色指數(shù)為14.25，差值為8.53；而1010的首、末次擠出黃色指數(shù)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(duì)黃變的抑制能力要好于FS042配方的，這是因?yàn)?010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(duì)氧化誘導(dǎo)期的影響

氧化誘導(dǎo)期是評(píng)價(jià)樹脂在一定溫度和氣體氛圍條件下，試樣中的抗氧化穩(wěn)定體系抑制其氧化的時(shí)間。氧化誘導(dǎo)時(shí)間是評(píng)價(jià)材料穩(wěn)定水平的一種手段。

FS042配方樣品的氧化誘導(dǎo)期為1.0 min，1010配方樣品的氧化誘導(dǎo)期為2.5 min，1010配方樣品的氧化誘導(dǎo)期更長(zhǎng)，說明1010配方樣品的熱穩(wěn)定性好于FS042配方樣品的。

2.2 抗氧劑對(duì)PP基礎(chǔ)物理性能的影響

2.2.1 抗氧劑對(duì)PP力學(xué)性能的影響

表3是抗氧劑對(duì)PP力學(xué)性能影響。

表3　抗氧劑對(duì)PP力學(xué)性能影響

從表3可以看出，F(xiàn)S042配方樣品的拉伸強(qiáng)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(qiáng)度均稍高一些。總體而言，2個(gè)樣品的力學(xué)性能相差不大，對(duì)下游加工廠家的加工條件影響不大。

2.2.2 抗氧劑對(duì)灰分的影響

灰分是材料中的雜質(zhì)，灰分的多少直接影響到材料的品質(zhì)好壞?；曳制?，原料易發(fā)黃，耐老化性能差；灰分中的有些成分對(duì)下游加工設(shè)備易造成腐蝕，濾網(wǎng)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(chǎn)品質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)之一。對(duì)于纖維的加工應(yīng)用，灰分指標(biāo)應(yīng)控制在200 μg/g以內(nèi)。經(jīng)過測(cè)試，F(xiàn)S042配方的灰分值為176 μg/g,1010配方的灰分值為149 μg/g。

2個(gè)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(chǎn)。

3工業(yè)應(yīng)用

纖維級(jí)PP 1101S產(chǎn)品主要用于無紡布、丙綸短纖、地毯紗絲的生產(chǎn)，用戶普遍認(rèn)為，1010作為主抗氧劑時(shí)，產(chǎn)品的熔體流動(dòng)性、穩(wěn)定性好，熱氧穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，但是制品顏色的穩(wěn)定性差；FS042作為主抗氧劑時(shí)，產(chǎn)品具有熔體流動(dòng)性好、可紡性好、光澤度高，制品顏色穩(wěn)定性好，長(zhǎng)時(shí)間放置不會(huì)變色。

另外，同樣生產(chǎn)1 t PP，采用1010抗氧體系比FS042體系可以節(jié)約成本25.7元。從經(jīng)濟(jì)成本來看，1010抗氧體系更具優(yōu)越性。

4結(jié)論

a)FS042抗氧體系的抗流動(dòng)性變化能力和抗黃變能力均優(yōu)于1010抗氧體系的。而1010抗氧體系的熱氧穩(wěn)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(xué)性能及灰分值相差不大，對(duì)下游客戶的加工條件沒有影響。

c)從經(jīng)濟(jì)成本來看，1010抗氧體系更具優(yōu)越性。

參考文獻(xiàn)

[1]李志強(qiáng),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(jiǎn)介：宋程鵬(1985—)，女，碩士，主要從事塑料研究和市場(chǎng)推廣應(yīng)用工作。E-mail：songchengpeng@nxmy.com。

DOI:10.3969/j.issn.1004-3055.2016.02.013