中國報(bào)告大廳網(wǎng)訊，在2025年，抗氧劑行業(yè)技術(shù)不斷革新，對(duì)各材料領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。聚丙烯作為一種廣泛應(yīng)用的材料，其性能提升與抗氧劑的合理運(yùn)用密切相關(guān)。聚丙烯具有機(jī)械強(qiáng)度高、易加工成型、質(zhì)量輕及成本低等優(yōu)點(diǎn)，然而，其結(jié)構(gòu)中的叔碳原子使其在成型加工和儲(chǔ)存過程中，易受熱、氧、光作用而降解，導(dǎo)致綜合物理性能和使用價(jià)值降低。為改善聚丙烯性能，拓展其應(yīng)用范圍，復(fù)合抗氧劑的應(yīng)用成為關(guān)鍵。

  一、抗氧劑實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：原料、儀器與過程

  (一)原料與儀器準(zhǔn)備

  《2025-2030年中國抗氧劑行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及競(jìng)爭(zhēng)策略研究報(bào)告》指出，實(shí)驗(yàn)采用無規(guī)共聚聚丙烯(PA14D - 2)，來源為國內(nèi)某大型煉化企業(yè)。復(fù)合抗氧劑則取自四家不同企業(yè)，為便于研究，將其匿名亂序編號(hào)為 01、02、03、04。實(shí)驗(yàn)用到的儀器涵蓋同向雙螺桿擠出機(jī)(HK - 26 型)、高速混合機(jī)(SHR - 10A 型)、溶體流動(dòng)流速儀(德國 HAAKE 公司產(chǎn)品)、萬能材料試驗(yàn)機(jī)(4467 型、CH - 10DC 型，分別來自英國 INSTRON 公司和意大利 CEAST 公司)、差示掃描量熱儀(PYRISL 型，美國 PE 公司)以及色差儀(Hunterlab LabScan XE，美國 Hunterlab 公司)。

  (二)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)流程

  在聚丙烯樹脂制備環(huán)節(jié)，將聚丙烯粉料和復(fù)合抗氧劑按每 1000g 聚丙烯中添加 1.2g 復(fù)合抗氧劑的比例，用高速混合機(jī)均勻混合 5min。隨后，將混合料加入同向雙螺桿擠出機(jī)，螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定為 50r/min，機(jī)筒溫度(一區(qū)～六區(qū))為 240℃(誤差 ±10℃)，機(jī)頭溫度為 200℃(誤差 ±10℃)，最終得到復(fù)合抗氧劑改性的聚丙烯樹脂粒料并標(biāo)注備用。此外，將聚丙烯粉料與復(fù)合抗氧劑混合后，在同向雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出、冷卻、干燥、造粒，此過程重復(fù) 5 次，并測(cè)定每次擠出粒子的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(MFR)、黃色指數(shù)以及氧化誘導(dǎo)期，以此判斷氧化降解程度。

  二、抗氧劑對(duì)聚丙烯力學(xué)性能的影響

  不同復(fù)合抗氧劑對(duì)聚丙烯力學(xué)性能影響各異。從拉伸屈服應(yīng)力來看，使用復(fù)合抗氧劑 01 時(shí)，聚丙烯的拉伸屈服應(yīng)力為 25.2MPa;使用復(fù)合抗氧劑 02 時(shí)為 24.5MPa;使用復(fù)合抗氧劑 03 時(shí)為 24.4MPa;使用復(fù)合抗氧劑 04 時(shí)為 24.8MPa。在彎曲模量方面，復(fù)合抗氧劑 01 對(duì)應(yīng)的聚丙烯彎曲模量為 745MPa，02 為 738MPa，03 為 734MPa，04 為 742MPa。簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度在 23℃時(shí)，復(fù)合抗氧劑 01 對(duì)應(yīng)的為 58kJ/m2，02 為 55kJ/m2，03 為 58kJ/m2，04 為 56kJ/m2;在 - 20℃時(shí)，復(fù)合抗氧劑 01 對(duì)應(yīng)的為 2.3kJ/m2，02 為 2.2kJ/m2，03 為 2.3kJ/m2，04 為 2.5kJ/m2?？梢?，不同復(fù)合抗氧劑對(duì)聚丙烯的力學(xué)性能有不同程度的影響，其中復(fù)合抗氧劑 01 在提升聚丙烯剛韌平衡性能上表現(xiàn)相對(duì)突出。

  三、抗氧劑對(duì)聚丙烯 MFR 的影響

  熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(MFR)是聚烯烴材料物理性能的關(guān)鍵表征手段。聚丙烯在擠壓造粒過程中，受機(jī)械剪切和熱氧作用，大分子鏈斷裂形成不穩(wěn)定自由基團(tuán)，導(dǎo)致相對(duì)分子質(zhì)量降低，MFR 增加。實(shí)驗(yàn)中，未加復(fù)合抗氧劑時(shí)，聚丙烯的 MFR 為 0.34g/10min。采用 4 種復(fù)合抗氧劑生產(chǎn)的聚丙烯，MFR 分別為 0.27g/10min(復(fù)合抗氧劑 01)、0.25g/10min(復(fù)合抗氧劑 02)、0.32g/10min(復(fù)合抗氧劑 03)、0.28g/10min(復(fù)合抗氧劑 04)。顯然，加入復(fù)合抗氧劑可顯著降低聚丙烯加工過程中的分子斷裂支化現(xiàn)象。進(jìn)一步觀察擠壓造粒 5 次后的 MFR 變化，隨著擠出次數(shù)增加，四種復(fù)合抗氧劑生產(chǎn)的聚丙烯 MFR 均增大。其中，復(fù)合抗氧劑 02 對(duì)應(yīng)的聚丙烯 MFR 變化最大，從第 1 次擠出的 0.27g/10min 增加到第 5 次擠出的 1.57g/10min;復(fù)合抗氧劑 03 對(duì)應(yīng)的聚丙烯 MFR 增長(zhǎng)幅度最小。這表明復(fù)合抗氧劑 03 在維持聚丙烯加工過程中 MFR 穩(wěn)定性方面表現(xiàn)較好。

  四、抗氧劑對(duì)聚丙烯黃色指數(shù)的影響

  黃色指數(shù)是分析聚丙烯長(zhǎng)期使用過程中外觀變化(尤其是顏色)的重要表征指標(biāo)。黃色指數(shù)越小，聚丙烯發(fā)黃程度越淺，質(zhì)量越好。聚丙烯在擠壓造粒加工過程中加入復(fù)合抗氧劑，雖能減弱降解，但會(huì)形成羰基和羥基使產(chǎn)品發(fā)黃。首次擠壓造粒后，復(fù)合抗氧劑 01、02、03、04 對(duì)應(yīng)的聚丙烯黃色指數(shù)分別為 - 3.1、 - 2.8、 - 2.4、 - 2.7，可見 4 種復(fù)合抗氧劑對(duì)應(yīng)的聚丙烯黃色指數(shù)變化不大，其中復(fù)合抗氧劑 01 對(duì)應(yīng)的黃色指數(shù)更低，產(chǎn)品發(fā)黃程度更小。隨著擠出次數(shù)增加，四種復(fù)合抗氧劑對(duì)應(yīng)的聚丙烯黃色指數(shù)呈線性增加。復(fù)合抗氧劑 01 和 02 的黃色指數(shù)受擠壓造粒次數(shù)影響相對(duì)較小，復(fù)合抗氧劑 04 的黃色指數(shù)經(jīng)過 5 次擠壓后變化較大。這說明復(fù)合抗氧劑 01 在抑制產(chǎn)品發(fā)黃程度及降低擠壓造粒次數(shù)對(duì)黃色指數(shù)影響方面有較好表現(xiàn)。

  五、抗氧劑對(duì)聚丙烯氧化誘導(dǎo)期的影響

  氧化誘導(dǎo)期(OIT)用于測(cè)定聚丙烯在高溫(200℃)氧氣條件下開始發(fā)生自催化氧化反應(yīng)的時(shí)間，是評(píng)價(jià)材料耐熱氧降解能力的參數(shù)，通常用差式掃描量熱法(DSC)測(cè)量。氧化誘導(dǎo)期越長(zhǎng)，材料耐熱氧化性能越好。一次擠出后，氧化誘導(dǎo)期大小順序?yàn)椋?2>01>03>04 ，即復(fù)合抗氧劑 02 生產(chǎn)的聚丙烯材料在耐熱氧穩(wěn)定性方面表現(xiàn)更優(yōu)，但整體變化不大。隨著擠壓次數(shù)增加，4 種復(fù)合抗氧劑對(duì)應(yīng)的聚丙烯氧化誘導(dǎo)期明顯減小，表明多次擠壓造粒后，聚丙烯材料耐熱氧老化性能降低。其中，復(fù)合抗氧劑 03 經(jīng)過 5 次擠出后，OIT 變化較小為 10.6min，而復(fù)合抗氧劑 02 變化明顯較大;復(fù)合抗氧劑 01 和 03 經(jīng)反復(fù)多次擠壓造粒比較穩(wěn)定，耐熱氧老化穩(wěn)定性優(yōu)于其他復(fù)合抗氧劑。

  六、總結(jié)

  通過對(duì)不同復(fù)合抗氧劑改性聚丙烯的研究，在力學(xué)性能方面，復(fù)合抗氧劑 01 和 04 可明顯提升聚丙烯產(chǎn)品的剛韌平衡性能，且熔體質(zhì)量流動(dòng)速率變化不大;在抑制產(chǎn)品降解方面，復(fù)合抗氧劑 01 可有效抑制產(chǎn)品降解，確保產(chǎn)品黃色指數(shù)合格;在熱穩(wěn)定性和加工穩(wěn)定性方面，加入復(fù)合抗氧劑 01 可明顯改善聚丙烯的熱穩(wěn)定性及加工穩(wěn)定性。不同復(fù)合抗氧劑對(duì)聚丙烯的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率、黃色指數(shù)、氧化誘導(dǎo)期和長(zhǎng)期耐熱氧老化存在不同影響。綜合分析，復(fù)合抗氧劑 01 能更有效地提升聚丙烯的力學(xué)性能和加工穩(wěn)定性。在2025年抗氧劑行業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，合理選擇復(fù)合抗氧劑對(duì)聚丙烯性能優(yōu)化具有重要意義，有助于推動(dòng)聚丙烯材料在更多領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。

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