复合抗氧剂在煤基聚丙烯中的应用研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.014

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (2): 84-89.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.014

复合抗氧剂在煤基聚丙烯中的应用研究

刘义¹(), 郭晓东¹, 包璐璐¹, 舒成², 李永伦², 王勇¹, 李国锋¹, 杜善明¹

^1.国能新疆化工有限公司，乌鲁木齐 831400
^2.中国神华煤制油化工有限公司上海研究院，上海 201100

收稿日期:2020-07-29 出版日期:2021-02-26 发布日期:2021-02-22
基金资助:
国家能源集团科技创新项目(GJNY?19?20)

Applications of Composite Antioxidants in Coal⁃based Polypropylene

LIU Yi¹(), GUO Xiaodong¹, BAO Lulu¹, SHU Cheng², LI Yonglun², WANG Yong¹, LI Guofeng¹, DU Shanming¹

^1.CHN Energy Xinjiang Chemical Limited Company，Urumqi Xinjiang 831400，China
^2.Shanghai Research Institute of China Shenhua Coal to Liquid Chemical Co，Ltd，Shanghai 201100，China

Received:2020-07-29 Online:2021-02-26 Published:2021-02-22
Contact: LIU Yi E-mail:yi.liu.dc@chnenergy.com.cn

摘要/Abstract

摘要：

分别采用不同质量比的1010和168复合抗氧剂、硬脂酸钙制备出一系列煤基PP S1003，通过不同温度下氧化诱导期（OIT）测试、多次挤出熔体流动速率测试、黄色指数YI测试等对S1003中的热氧稳定性、加工稳定性进行了分析研究。结果表明，随着主辅协同抗氧剂体系当中1010含量的提升，抗氧剂所稳定S1003体系相同温度下的OIT值逐渐增加，体现出优异的氧自由基捕获能力；配方3、配方4经多次挤出测的熔体流动速率增大趋势较为平缓，说明有效抑制了S1003的热氧化降解；多次挤出黄色指数的分布趋势表明，抗氧剂168含量的增加提升了S1003的抗色变性能，总之适宜配比的复合抗氧剂改善了S1003的抗氧化性能，这对于复合抗氧剂配方比例的优选、延长煤基PP材料的使用寿命具有重要意义。

关键词: 聚丙烯, 复合抗氧剂, 热氧稳定性, 加工稳定性

Abstract:

A series of coal-based PP （S1003） were prepared by using different ratios of 1010/168 composite antioxidants to calcium stearate， and their thermal oxidative stability and processing stability were analyzed through oxidation induced time （OIT） test， multiple extrusion test and yellow index test at different temperatures. The results indicated that the OIT value of S1003 increased with an increase in the concentration of antioxidant 1010 in the main and auxiliary antioxidant system at the same temperature， presenting an excellent ability to capture oxygen free radicals. At the same time， the MFRs of the samples with formula 3 and formula 4 showed a slow increasing trend， indicating that the thermal oxidative degradation of S1003 was inhibited effectively. In addition， the distribution trend in yellow index showed that the color change resistance for the samples obtained from repeated extrusion was improved with an increase in the concentration of antioxidant 168. It was concluded that a proper ratio for the antioxidant composite could improve the antioxidant performance of S1003. Such a result is of great significance for the optimizing the formula proportion of composite antioxidants and prolonging the service life of coal?based PP materials.

Key words: polypropylene, composite antioxidant, thermal oxidative stability, processing stability

中图分类号:

TQ325.1⁺5

刘义, 郭晓东, 包璐璐, 舒成, 李永伦, 王勇, 李国锋, 杜善明. 复合抗氧剂在煤基聚丙烯中的应用研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(2): 84-89.

LIU Yi, GUO Xiaodong, BAO Lulu, SHU Cheng, LI Yonglun, WANG Yong, LI Guofeng, DU Shanming. Applications of Composite Antioxidants in Coal⁃based Polypropylene[J]. China Plastics, 2021, 35(2): 84-89.

图/表 7

图1 抗氧机理

Fig.1 The antioxidant mechanism

样品编号	1010含量/g	168含量/g	1010∶168的质量比	硬脂酸钙/g
1^#	3	0	-	1.5
2^#	2	1	2∶1	1.5
3^#	1.5	1.5	1∶1	1.5
4^#	1	2	1∶2	1.5
5^#	0.6	2.4	1∶4	1.5
6^#	0	3	-	1.5

表1 复合抗氧剂组分的配方表

Tab.1 Formula of composite antioxidan

图2 不同温度下煤基PP S1003的OIT分布曲线以及OIT值

Fig.2 OIT distribution and value of coal based PP S1003 at different temperature

样品编号	氧化温度与时间关系	E_a /kJ·mol^-1	b
1^#	ln t=-59.05+28 826(1/T)	-239.659 364	28 826
2^#	ln t=-48.53+24 043(1/T)	-199.893 502	24 043
3^#	ln t=-60.28+29 212(1/T)	-242.868 568	29 212
4^#	ln t=-58.1+27 938(1/T)	-232.276 532	27 938
5^#	ln t=-35.80+17 437(1/T)	-144.971 218	17 437
6^#	ln t=-26.77+11 767(1/T)	-97.830 838	11 767

表2 不同样品的S1003阿伦尼乌斯方程

Tab.2 Arrhenius equation of S1003 of different formulations

图3 170 ℃下煤基PP S1003的OIT分布曲线

Fig.3 The OIT distribution curve of coal based PP S1003 at 170 ℃

图4 复合抗氧剂对S1003 熔体流动速率的影响

Fig.4 The effect of composite antioxidant on the melt flow rate of S1003

图5 复合抗氧剂对S1003黄色指数的影响

Fig.5 The effect of composite antioxidant on S1003 yellow index

参考文献 15

1	BUSICO V， CIPULLO R. Microstructure of Polypropylene［J］. Progress in Polymer Science， 2001， 26（3）：443⁃533.
2	包璐璐，韩李旺，杨廷杰，等. 聚丙烯生产工艺技术及其产品进展［J］. 广州化工， 2019， 47（14）：14⁃16，44.
	BAO L L， HAN L W， YANG T J， et al. Research Pro⁃gress on Polypropylene Production Technology and Products［J］. Guangzhou Chemical Industry， 2019， 47（14）：14⁃16，44.
3	洪定一.聚丙烯-原理、工艺与技术（第二版）.北京：中国石化出版社，2011：452⁃477.
4	GALLI P ， VECELLIO G. Polyolefins： The Most Promising Large-Volume Materials for the 21st Century［J］. Journal of Polymer Science Part A： Polymer Chemistry， 2004，42：396⁃415.
5	王海鹰，贾冰茹，吴立豪. 抗氧剂在聚合物中的应用［J］. 塑料科技， 2011， 39（12）：83⁃86.
	WANG H Y， JIA B R， WU L H. Application of Antioxidant in Polymer［J］. Plastics Science and Technology， 2011， 39（12）：83⁃86.
6	LI M J， HSUAN Y G. Temperature and Pressure Effects on the Degradation of Polypropylene Tape Yarns—Depletion of Antioxidants［J］. Geotextiles and Geomembranes， 2004， 22（6）：511⁃530.
7	刘一鸣，胡贵，吴智华. 抗氧剂对无规共聚聚丙烯抗紫外光老化性能的影响［J］. 塑料科技， 2012， 40（12）：84⁃88.
	LIU Y M， HU G， WU Z H. Effect of Antioxidants on the Anti⁃Ultraviolet Aging Behavior of Polypropylene Random Copolymer［J］. Plastics Science and Technology， 2012， 40（12）：84⁃88.
8	YAKIMETS I， LAI D W， GUIGON M. Effect of Photo⁃Oxidation Cracks on Behaviour of Thick Polypropylene Samples［J］. Polymer Degradation and Stability， 2004， 86（1）：59⁃67.
9	KOTEK J， KELNAR I， BALDRIAN J， et al. Structural Transformations of Isotactic Polypropylene Induced by Heating and UV Light［J］. European Polymer Journal， 2004， 40（12）：2 731⁃2 738.
10	王洪山，郭琛，孙亚斌. 酚类抗氧剂及结构优化［J］. 石油化工应用， 2010， 29（7）：1⁃6.
	WANG H S， GUO C， SUN Y B. Phenolic Antioxidants and Their Structure Modification［J］. Petrochemical Industry Application， 2010， 29（7）：1⁃6.
11	李国锋，包璐璐，郭晓东，等. 快速注塑薄壁制品聚丙烯专用料的助剂研究进展［J］. 广州化工， 2020， 48（10）：20⁃23.
	LI G F， BAO L L， GUO X D， et al. Research Progress on Additives for Rapid Injection Thin⁃Walled Polypropylene［J］. GuangZhou Chemical Industry， 2020， 48（10）：20⁃23.
12	张永鹏，陈俊，郭绍辉，等. 受阻酚类抗氧剂的研究进展及发展趋势［J］. 塑料助剂， 2011（3）：1⁃7.
	ZHANG Y P， CHEN J， GUO S H， et al. Research Progress and Development Tendency of Hindered Phenol Antioxidant［J］. Plastic Additives， 2011（3）：1⁃7.
13	LUGAO A B， CARDOSO E C L， HUTZLER B， et al. Temperature Dependent Oxidative⁃Induction Time （TOIT） of Irradiated and Non⁃Irradiated Polypropylene—A New Method［J］. Radiation Physics and Chemistry， 2002， 63（3/4/5/6）：489⁃492.
14	SCHMID M， AFFOLTER S. Interlaboratory Tests on Polymers by Differential Scanning Calorimetry （DSC）： Determination and Comparison of Oxidation Induction Time （OIT） and Oxidation Induction Temperature （OIT）［J］. Polymer Testing， 2003， 22（4）：419⁃428.
15	孟鑫，石靖，裘志浩，等. DSC加速老化试验方法在PP寿命估算中的应用［J］. 工程塑料应用， 2012， 40（5）：74⁃76.
	MENG X， SHI J， QIU Z H， et al. Life Predication of Polypropylene Using Accelerated Aging Method Based Differential Scanning Calorimetry［J］. Engineering Plastics Application， 2012， 40（5）：74⁃76.

[1]	吴唯, 胡焕波, 沈辉, 赵天瑜. 4A沸石与钙镁铝水滑石对膨胀阻燃聚丙烯的双重协效阻燃作用与机理[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 1-7.
[2]	于昌永, 辛忠. 基于六氢邻苯二甲酸盐的α/β复合成核剂对聚丙烯性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 121-128.
[3]	刘义, 孙伟, 曲国兴, 王叶, 袁宁, 杨少林, 许霞, 常小毅, 张宇飞. 薄壁注塑透明聚丙烯专用料的结构与性能分析[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 37-43.
[4]	孙伟, 刘义, 廖云龙, 陈俊佳. 聚丙烯粉料乙烯含量测定影响因素研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 54-59.
[5]	陈文静, 杨小龙, 韩顺涛, 韩颖, 马秀清. 聚丙烯腈材料改性方法及研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 158-165.
[6]	王青松. 高强度低VOC玻璃纤维增强聚丙烯材料的开发[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 30-34.
[7]	王富玉, 郭金强, 张玉霞. 聚合物原位成纤方法及其在PP共混体系中的应用[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 146-156.
[8]	李瑞, 姜艳峰, 吴双, 安彦杰, 姜泽钰, 张明强. 升温淋洗分级研究聚丙烯流延膜专用料的微观结构及热学表征[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 53-57.
[9]	曹志峰, 赵立品, 何汀, 马百钧. 五层共挤阻隔膜的制备与性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 64-68.
[10]	翟玉娇, 信春玲, 何亚东, 闫宝瑞, 乔林军. 聚丙烯/超临界氮气微孔注塑充模过程工艺参数研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 69-74.
[11]	宋仁达, 武高健, 陈俊翔, 张有忱, 杨卫民, 谢鹏程. 微孔发泡PP/PET/CNTs复合材料的制备及其电磁屏蔽效能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 1-7.
[12]	黄微, 柳和生, 黄兴元, 张伟, 匡唐清, 陈忠仕. 方管短玻璃纤维增强聚丙烯高压水穿透行为研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 82-88.
[13]	焦旗, 李瑞龙, 陈凑喜, 张守玉, 宋程鹏, 陈同海, 姜如愿, 郑鹏程. 基于三元复合抗氧剂体系煤基PP的使用寿命预测研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(1): 15-24.
[14]	张伟, 陈杰, 李陈莹, 胡丽斌, 谭笑, 曹京荥. 无卤阻燃聚烯烃电力电缆料的应用现状[J]. 中国塑料, 2022, 36(1): 184-191.
[15]	朱能贵, 沈超, 李胜男, 曾祥补, 蒋团辉, 张翔. 聚丙烯/粉煤灰微发泡复合材料的制备及发泡性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(1): 78-83.

复合抗氧剂在煤基聚丙烯中的应用研究

Applications of Composite Antioxidants in Coal⁃based Polypropylene

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 15

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价