聚合型受阻酚抗氧劑CPL在ABS樹脂中的應(yīng)用研究

陳 杰，王孝鵬

(吉林化工學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 吉林 132022)

為了抑制高分子材料的氧化，可在高分子材料中加入抗氧劑，以除去材料中的不穩(wěn)定基團(tuán)，防止高分子材料自動(dòng)氧化，提高其使用性能和壽命[1]。天然橡膠、合成橡膠、聚烯烴類塑料以及纖維材料中都廣泛使用抗氧劑，在工業(yè)生產(chǎn)中，抗氧劑也叫做防老劑[2]。

ABS樹脂是丙烯腈、1,3-丁二烯、苯乙烯三種單體的接枝共聚物，是一種易于加工成型且性能優(yōu)異的熱塑性高分子材料，常用于儀表、機(jī)械、電器中[1-5]。本文以此為研究對(duì)象，添加聚合型受阻酚抗氧化劑CPL，考察了抗氧化劑對(duì)產(chǎn)品性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

抗氧劑CPL，北京百靈威科技有限公司；ABS樹脂，中國(guó)石油天然氣股份有限公司吉林石化分公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

同向平行雙螺桿擠出機(jī)，SHJ-20，中國(guó)南京聚力化工機(jī)械有限公司；注塑機(jī)，SZ-SM1335，深圳時(shí)資科技有限公司；懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)，XJUD-5.5，廈門崇達(dá)智能科技有限公司；拉伸試驗(yàn)機(jī)，WDW3010，長(zhǎng)春科新實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；差示掃描量熱儀，DSC131 EVO，北京塞塔拉姆儀器公司。

1.3 材料制備及性能測(cè)試

抗氧劑CPL分別按0、0.1%、0.2%、0.3%、0.5%(占ABS 樹脂質(zhì)量比)，與 ABS 樹脂混合，在擠出機(jī)中擠出造粒，將粒料烘干后，在注塑機(jī)中注塑成型。按GB/T1040—2006，I型試樣，測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度。按GB/T1843—2008測(cè)試沖擊強(qiáng)度。DSC測(cè)試：空氣條件，升溫速度10 ℃/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 力學(xué)性能測(cè)試

圖1為不同CPL添加量對(duì)ABS樹脂拉伸強(qiáng)度影響的測(cè)試結(jié)果。

圖1 不同CPL添加量對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響

由圖1可知，隨著抗氧劑CPL添加量的增加，拉伸強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。未添加CPL的ABS樹脂的拉伸強(qiáng)度為42.79 MPa，當(dāng)添加量達(dá)到0.3%時(shí)，ABS樹脂的拉伸強(qiáng)度為40.42 MPa，當(dāng)添加量達(dá)到0.5%時(shí)，ABS樹脂的拉伸強(qiáng)度為39.45 MPa。添加量為0.3%時(shí)，ABS樹脂的拉伸強(qiáng)度比未添加時(shí)降低了5.54%，拉伸強(qiáng)度保持率94.46%。添加量為0.5%時(shí)ABS樹脂的拉伸強(qiáng)度比未添加時(shí)降低了7.81%，拉伸強(qiáng)度保持率92.19%。

圖2為不同CPL添加量對(duì)ABS樹脂沖擊強(qiáng)度影響的測(cè)試結(jié)果。

圖2 不同CPL添加量對(duì)沖擊強(qiáng)度的影響

由圖2可以看出，隨著CPL添加量的增加，沖擊強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，未添加CPL的ABS樹脂的沖擊強(qiáng)度為34.05 kJ/m2，當(dāng)CPL添加量為0.3%時(shí)，ABS的沖擊強(qiáng)度為32.76 kJ/m2，當(dāng)CPL添加量為0.5%時(shí)，ABS的沖擊強(qiáng)度為31.62 kJ/m2。添加CPL量0.3%時(shí)ABS樹脂的沖擊強(qiáng)度比未添加時(shí)降低了3.79%，沖擊強(qiáng)度保持率96.21%。添加CPL量0.5%時(shí)ABS樹脂的沖擊強(qiáng)度比未添加時(shí)降低了7.14%，沖擊強(qiáng)度保持率92.86%。

拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度下降的原因是聚合型受阻酚抗氧劑CPL的加入，對(duì)材料原有的結(jié)晶結(jié)構(gòu)有部分破壞，從而使材料力學(xué)性能略有下降，CPL添加量為0.3%以下時(shí)，拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度保持率較高，不會(huì)影響ABS樹脂正常使用。

2.2 DSC測(cè)試

圖3為未添加CPL的ABS樹脂的DSC曲線。圖4中曲線a是添加0.3%CPL后ABS樹脂的DSC曲線，曲線b是添加0.5%CPL后ABS樹脂的DSC曲線。

圖3 未添加CPL的ABS樹脂的 DSC曲線

圖4 添加CPL的ABS樹脂的 DSC曲線

從圖3可以看出，ABS樹脂的Tg為110 ℃，氧化放熱溫度為226 ℃。從圖4可以得出，添加0.3%或0.5%CPL后ABS樹脂的Tg和未添加CPL的ABS樹脂的Tg幾乎沒(méi)有變化，都在110 ℃左右，添加0.3%CPL的ABS樹脂的氧化放熱溫度為240 ℃，添加0.5%CPL的ABS樹脂的氧化放熱溫度為248 ℃，說(shuō)明添加CPL后ABS樹脂的抗氧化性能增加，添加0.5%CPL的ABS樹脂的抗氧化能力強(qiáng)于添加0.3%CPL。

2.3 熱重分析

圖5中曲線a是未添加抗氧劑CPL的ABS樹脂的熱失重曲線，曲線 b為添加0.3%CPL的ABS樹脂的熱失重曲線。

圖5 ABS樹脂的熱重曲線

由圖5可知，未添加CPL的ABS樹脂的5%熱失重溫度為353 ℃，10%熱失重溫度為372 ℃，添加0.3%CPL后的ABS樹脂的0.5%熱失重溫度為354 ℃，10%熱失重溫度為372 ℃左右，熱失重變化不明顯，從圖中也可看出兩條曲線幾乎重合，說(shuō)明添加抗氧劑CPL后未對(duì)ABS樹脂的熱失重造成影響。

3 結(jié)論

將抗氧劑CPL用于ABS樹脂中，ABS樹脂的抗老化效果得到了提升，添加0.3%抗氧劑CPL的ABS樹脂的氧化放熱溫度比未添加抗氧劑的氧化放熱溫度提高了14 ℃；添加0.5%CPL的ABS樹脂的氧化放熱溫度比未添加抗氧劑的氧化放熱溫度提高了22 ℃；加入CPL后ABS樹脂的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度都略有下降，添加量為0.3%以下時(shí)，并未過(guò)多影響ABS樹脂的力學(xué)性能，不影響ABS樹脂正常使用。