周瑜（西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院， 四川 成都 610031）

不同抗氧劑體系在低密度聚乙烯中的抗氧化效果分析

周瑜
（西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院， 四川 成都 610031）

隨著化學(xué)的進(jìn)步，聚合物得到了廣泛的應(yīng)用，但是聚合物在使用的過(guò)程中，會(huì)和空氣進(jìn)行接觸，特別是在一定的溫度下，這些聚合物會(huì)和氧氣發(fā)生反應(yīng)，因此，進(jìn)行抗氧體系的研究具有重要的意義。相關(guān)的化學(xué)研究進(jìn)行，提出了不同的抗氧體系，因此，本文針對(duì)當(dāng)前的復(fù)合抗氧劑WM-1通過(guò)在低密度的聚乙烯加工環(huán)境中的抗氧化效果，進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，做了具體的分析。

抗氧劑；低密度聚乙烯；抗氧化效果

研究發(fā)現(xiàn)，聚乙烯材料在進(jìn)行加工時(shí)，受熱將會(huì)發(fā)生分子的降解斷裂，導(dǎo)致分子量減少，而且材料的熔體指數(shù)也有所上升，所以，加入抗氧化劑能夠有效的緩解這種熱氧老化現(xiàn)象的出現(xiàn)。當(dāng)前對(duì)這種現(xiàn)象的研究比較多，而且抗氧劑的種類也比較多，本文選擇了酚類和其他抗氧劑進(jìn)行對(duì)比和分析。在抗氧化效果的評(píng)價(jià)中，主要應(yīng)用的方法包括熔體指數(shù)測(cè)定比較法、氧化吸收法、氧化誘導(dǎo)期法等，一般考慮評(píng)價(jià)方法的控制性和使用性，在具體的加工中，應(yīng)用測(cè)定熔體指數(shù)的變化率，這種方法能夠有效避開(kāi)抗氧劑分散不均勻出現(xiàn)的問(wèn)題。

1 抗氧劑概述

抗氧劑，是一種化學(xué)物質(zhì)，一般會(huì)在聚合物的體系中少量存在，能夠有效的延緩和抑制聚合物發(fā)生氧化過(guò)程，因此，能夠阻止聚合物的老化，同時(shí)，延長(zhǎng)聚合物的使用壽命，也被稱為“防老劑”。廣義上來(lái)說(shuō)，目前比較多的弱還原劑都屬于抗氧化劑，其在使用的過(guò)程中，會(huì)根據(jù)具體的需要進(jìn)行選擇，而且具有比較高的物理、化學(xué)穩(wěn)定性，或者是一些低毒性的弱還原劑，都能巧妙的應(yīng)用在具體的配方中，作為抗氧化劑來(lái)使用［1］。例如：檸檬酸是一種有機(jī)酸，具有一定的弱還原性，在飲料的配方中使用能夠產(chǎn)生一定的抗氧化作用。

2 實(shí)驗(yàn)方法

（1）實(shí)驗(yàn)原料與儀器 ①實(shí)驗(yàn)的原料。實(shí)驗(yàn)中，選擇低密度的聚乙烯（2220H），材料的熔融指數(shù)2.0g/10min。試驗(yàn)中，使用的抗氧化劑主要是酚類的抗氧劑，并外購(gòu)A1和A2；對(duì)硫代脂類選擇B1和B2；其他的輔助類抗氧劑選擇外購(gòu)C［2］。對(duì)復(fù)合型的抗氧劑只要使用自制的WM-1或者外購(gòu)的D。②實(shí)驗(yàn)使用的儀器。實(shí)驗(yàn)中使用到的儀器，主要有34型的雙螺桿擠出機(jī)；25t的平板硫化機(jī)（XQLB-350×350）；熔融指數(shù)儀（MI-3）；氧化誘導(dǎo)期測(cè)試儀；差示掃描熱量?jī)x；電子式的拉力機(jī)，以及加熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱。

（2）實(shí)驗(yàn)步驟 ①對(duì)樣本的制備。樣本的制備中，配方造粒，主要使用2220H為機(jī)體的樹(shù)脂，使用酚類抗氧劑來(lái)作為主要的抗氧化劑，選擇硫代脂類和亞硫酸脂類的抗氧劑進(jìn)行輔助使用，通過(guò)34型雙螺旋桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒［3］。同時(shí)，拿出少量的粒子進(jìn)行熔融指數(shù)和壓片的測(cè)定，并對(duì)力學(xué)性能做測(cè)試。然后進(jìn)行第2次的擠出加工，以及測(cè)試，重復(fù)進(jìn)行4次，就可以得到不同的抗氧化劑體系，隨著擠出次數(shù)增加對(duì)熔融指數(shù)的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料熱氧化效果的比較。

壓片處理中，使用25t平板硫化機(jī)，稱取58g的顆粒，放入1mm的模板中，控制壓片工藝。壓片的溫度控制在（145±5）℃，壓力為15MPa，壓制時(shí)間為5min，然后進(jìn)行減壓，并將模板放在冷壓機(jī)上進(jìn)行冷卻，時(shí)間一般為5min［4］。最后取出制好的樣片，標(biāo)上樣號(hào)。

②試樣的正?；幚怼?duì)所有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的樣品，要在樣品制備后放置16h以上才能進(jìn)行。進(jìn)行力學(xué)檢測(cè)，要保證樣品在（23±0.5）℃的溫度下，正常處理3h，再進(jìn)行性能測(cè)試。

③樣品性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)樣品的熔融指數(shù)測(cè)定，主要是按照ASTM D1238的方法和條件進(jìn)行測(cè)試。樣品的拉伸性能測(cè)試，依據(jù)GB1040的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，對(duì)樣品的拉伸速度控制在100mm/min，溫度控制在（23±2）℃左右。對(duì)樣品的氧化誘導(dǎo)期測(cè)定，主要的條件為0.2濃度，100ml/min，N2濃度為100ml/min，并保持200℃的恒溫。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）對(duì)抗熱氧化的影響 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示，不使用抗氧化劑，聚乙烯材料就會(huì)隨著加工次數(shù)的增加，導(dǎo)致熔融指數(shù)下降。主要原因就是加工受熱的過(guò)程，會(huì)造成分子的斷裂和重組，熔體的流動(dòng)性會(huì)變差。在樣品中通過(guò)添加抗氧劑后，聚乙烯材料的熱氧化現(xiàn)象得到了明顯的減少，隨著加工次數(shù)的增加，流動(dòng)性也會(huì)增強(qiáng)［5］。而且使用自制的WM-1復(fù)合型的抗氧劑，加工次數(shù)增加，熔融指數(shù)也會(huì)變大，但是波動(dòng)比較小，說(shuō)明穩(wěn)定性比較好。

（2）對(duì)PE力學(xué)性能的影響 根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)材料的加工次數(shù)增加，材料的斷裂強(qiáng)度就會(huì)增大，斷裂伸長(zhǎng)率也會(huì)降低，因此，聚乙烯材料的穩(wěn)定性比較差。實(shí)驗(yàn)中，不同樣品，在隨著加工次數(shù)增加時(shí)，力學(xué)性能變化比較小，說(shuō)明了抗氧化劑的實(shí)驗(yàn)，能夠產(chǎn)生比較好的抗氧化性。

4 結(jié)語(yǔ)

研究發(fā)現(xiàn)，將酚類的抗氧劑和硫代脂類的抗氧劑進(jìn)行復(fù)配，能夠?qū)垡蚁┎牧袭a(chǎn)生比較好的抗熱老化影響。而且在使用自制的WM-1復(fù)合型的抗氧劑時(shí)，對(duì)聚乙烯材料進(jìn)行多次的加工，會(huì)產(chǎn)生更好的抗熱氧化效果，所以，也說(shuō)明了WM-1復(fù)合型抗氧化劑在聚乙烯材料的加工中，具有更好的穩(wěn)定性。

［1］劉美兵，楊凱軍.不同抗氧劑體系在低密度聚乙烯中的抗氧化效果［J］.科技創(chuàng)業(yè)家，2013，11：148.

［2］盧偉.聚乙烯的老化與防老化研究進(jìn)展［J］.塑料助劑，2015，02：17-21.

［3］辛明亮，鄭炳發(fā)，馬玉杰，許凱，陳鳴才.抗氧劑的抗氧機(jī)理及發(fā)展方向［J］.中國(guó)塑料，2011，08：86-90.

［4］歐陽(yáng)平，邢曉晨，張賢明，陳凌.抗氧劑的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.應(yīng)用化工，2015，02：344-348+354.

［5］杜新勝，陳秀娣，張霖，徐惠儉，潘廣勤，李亮.國(guó)內(nèi)復(fù)合抗氧劑的研究與應(yīng)用進(jìn)展［J］.塑料助劑，2013，04：1-4.