新型三元复配抗氧体系的设计及其在煤基均聚PP中的应用

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.12.001

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (12): 1-8.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.12.001

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新型三元复配抗氧体系的设计及其在煤基均聚PP中的应用

郑鹏程¹, 李瑞龙¹, 陈凑喜³, 张守玉², 姜如愿¹, 陈同海², 宋程鹏¹, 焦旗¹()

^1.国家能源集团宁夏煤业有限责任公司煤炭化学工业技术研究院，银川 750411
^2.南京特塑复合材料有限公司，南京 210034
^3.国家能源集团宁夏煤业有限责任公司，银川 750011

收稿日期:2021-08-25 出版日期:2021-12-26 发布日期:2021-12-22
基金资助:
国家能源集团宁夏煤业有限责任公司科技创新项目“新型抗氧体系在均聚聚丙烯中的应用研究”(NXMY-19-16)

Design and application of new ternary composite antioxidant system for coal⁃based polypropylene

ZHENG Pengcheng¹, LI Ruilong¹, CHEN Couxi³, ZHANG Shouyu², JIANG Ruyuan¹, CHEN Tonghai², SONG Chengpeng¹, JIAO Qi¹()

^1.Institute of Coal Chemical Industry Technology，China Energy Group Ningxia Coal Co，Ltd，Yinchuan 750411，China
^2.Nanjing Advanced Thermoplastic Composites Co，Ltd，Nanjing 210034，China
^3.China Energy Group Ningxia Coal Co，Ltd，Yinchuan 750011，China

Received:2021-08-25 Online:2021-12-26 Published:2021-12-22
Contact: JIAO Qi E-mail:jiaoqisncc@sina.com

摘要/Abstract

摘要：

设计了一系列由主抗氧剂、辅助抗氧剂、碳自由基捕捉剂组成的不同种类、不同配比抗氧剂体系，并将其用于煤基均聚聚丙烯（PP）的抗热氧老化性能改性中。其中以巴斯夫抗氧剂 Irganox®1010、Irgafos®168主辅抗氧剂质量比1∶1为对比基准，通过测试并对比添加新型三元复配抗氧体系改性 PP的氧化诱导时间（OIT）、黄色指数、熔体流动速率、力学性能等性能指标，从而开发煤基均聚PP的最佳耐热氧老化助剂配方。结果表明，当主抗氧剂为Irganox®1010、辅抗氧剂为 Irgafos®168质量比为 1∶1并与羟胺类抗氧剂 Revonox®420复合使用时，改性 PP的 OIT最长为 9. 8 min，黄色指数为 1. 3，熔体流动速率为 10. 7 g/10 min，综合性能最佳；当主抗氧剂为 Irganox®1010、辅抗氧剂为 Irgafos®168质量比为1∶2时，改性PP的抗黄变效果最好，由此设计并优化的抗氧剂体系及其配比对煤基均聚PP的耐长期热氧老化
改性配方设计具有重要的启示。

关键词: 煤基均聚聚丙烯, 抗氧剂, 热氧老化, 氧化诱导时间

Abstract:

A series of novel ternary composite antioxidant systems with different types and mass ratios were designed.
These antioxidant systems were based on the BASF antioxidant Irganox®1010 as a main antioxidant and Irgafos®168 as an
auxiliary antioxidant at a basis mass ratio of 1∶1 together with Revonox®420 as a carbon radical capture agent. Such antioxi⁃
dant systems were applied for the modification of coal⁃based homopolypropylene（homo⁃PP）to enhance its thermo⁃oxida⁃
tive aging performance. The resultant modified homo⁃PP was evaluated with oxidation induction time（OIT），yellow index，melting flow rate and mechanical performance. The results indicated that the modified homo ⁃PP achieved optimum anti⁃oxidative performance by means of an antioxidant composite system based on Irganox®1010，Irgafos®168，and Revonox®420. This composite antioxidant system resulted in the longest oxidation induction time of 9. 8 min，a yellow index of 1. 3，and a melting flow rate of 10. 7 g/10 min for the modified homo⁃PP. Moreover，the modified homo⁃PP gained an optimum anti⁃yellowing effect at a mass ratio of Irganox®1010 and Irgafos®168 of 1∶2. These results provide a good reference for the design and development of high⁃efficient and long⁃term antioxidant system for the coal⁃based homo⁃PP.

Key words: coal-based homopolypropylene, antioxidant, thermo-oxidative aging, oxidation induction time

中图分类号:

TQ325.1⁺4

郑鹏程, 李瑞龙, 陈凑喜, 张守玉, 姜如愿, 陈同海, 宋程鹏, 焦旗. 新型三元复配抗氧体系的设计及其在煤基均聚PP中的应用[J]. 中国塑料, 2021, 35(12): 1-8.

ZHENG Pengcheng, LI Ruilong, CHEN Couxi, ZHANG Shouyu, JIANG Ruyuan, CHEN Tonghai, SONG Chengpeng, JIAO Qi. Design and application of new ternary composite antioxidant system for coal⁃based polypropylene[J]. China Plastics, 2021, 35(12): 1-8.

图/表 10

样品编号	煤基均聚PP	Irganox^?1010	AT?3114	AT?626	Irgafos^?168	Revonox^?420	硬脂酸钙
1^#	99.814	0.030	-	-	0.060	0.016	0.080
2^#	99.814	0.060	-	-	0.030	0.016	0.080
3^#	99.814	0.045	-	-	0.045	0.016	0.080
4^#	99.814	-	0.045	-	0.045	0.016	0.080
5^#	99.814	-	0.060	-	0.030	0.016	0.080
6^#	99.814	-	0.060	0.030	-	0.016	0.080
7^#	99.830	0.045	-	-	0.045	-	0.080
8^#	99.830	-	0.045	-	0.045	-	0.080

表1 煤基均聚PP的复配抗氧剂体系配方表 (%)

Tab.1 Formulation of composite antioxidant system for coal?based PP

图1 PP的热氧老化机理及抗氧剂对PP的作用机制

Fig.1 Scheme of thermo?oxidative aging and antioxidant mechanisms of PP

图2 不同抗氧剂复配体系改性煤基均聚PP在200 ℃下的OIT

Fig.2 OIT of coal?based PP samples at 200 ℃

图3 不同温度下煤基均聚PP的OIT测试DSC曲线及其OIT值

Fig.3 DSC curves and corresponding OIT results of coal?based PP samples

图4 不同抗氧剂体系改性煤基均聚PP 的氧化诱导温度测试DSC曲线及结果

Fig.4 DSC curves and corresponding oxidation induction temperature results of coal?based PP samples

图5 不同抗氧剂体系改性煤基均聚PP的冲击断裂面SEM照片

Fig.5 SEM images of impact fracture surfaces of coal?based PP samples

图6 不同抗氧剂体系改性煤基均聚PP的黄度指数

Fig.6 Yellow indexes of coal?based PP samples

图7 不同抗氧剂体系改性煤基均聚PP在150 ℃老化箱中老化500 h后的照片

Fig.7 Digital photographs of coal?based PP samples after thermo?oxidative aging at 150 ℃ for 500 h

图8 不同抗氧剂体系改性煤基均聚PP在150 ℃老化箱中不同老化时间下的力学性能

Fig.8 Mechanical properties of coal?based PP samples after thermo?oxidative aging at 150 ℃

图9 不同抗氧剂体系改性煤基均聚PP的熔体流动速率

Fig.9 Melting flow rates of coal?based PP samples after single and multiple extrusion

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Design and application of new ternary composite antioxidant system for coal⁃based polypropylene

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