基于三元复合抗氧剂体系煤基PP的使用寿命预测研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.01.003

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (1): 15-24.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.01.003

基于三元复合抗氧剂体系煤基PP的使用寿命预测研究

焦旗¹, 李瑞龙¹, 陈凑喜³, 张守玉², 宋程鹏¹, 陈同海², 姜如愿¹, 郑鹏程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:2022-01-26 发布日期:2022-01-21
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)

Lifetime predication of coal⁃based polypropylene modified with ternary antioxidant composite system

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

^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
^3.China Energy Group Ningxia Coal Co，Ltd，Yinchuan 750011，China

Received:2021-08-25 Online:2022-01-26 Published:2022-01-21
Contact: ZHENG Pengcheng E-mail:15054357@chnenergy.com.cn

摘要/Abstract

摘要：

设计了一系列基于受阻酚类抗氧剂（Irganox^?1010、Irganox^?1076）、亚磷酸酯类抗氧剂（Irgafos^?168）和内酯型碳自由基捕捉剂（Revonox^?501）的复配体系，应用于煤基聚丙烯（PP）抗热氧老化性能的改善。通过热台偏光显微镜、差示扫描量热仪（DSC）分析了不同抗氧剂复配体系对PP的影响规律；通过氧化诱导期测试研究了各复配体系对PP抗热氧老化性能的增强效果，利用热失重分析考察了抗氧剂复配体系对PP热降解动力学的作用规律，并对其进行了使用寿命预测。结果表明，与二元复合抗氧剂体系相比，引入碳自由基捕捉剂与主、辅抗氧剂复配，可更显著提高煤基PP的抗热氧老化性能；这一协同增效作用还提高了煤基PP的热稳定性，增加了使用寿命；在最优三元抗氧剂复配比例下，煤基PP在50 ℃的环境温度下的使用寿命预测高达4.55×10⁵h。

关键词: 煤基均聚聚丙烯, 三元复合抗氧体系, 热氧稳定性, 协同作用, 寿命预测

Abstract:

A series of ternary antioxidant composite systems based on Irganox^?1010 and 1076 as main antioxidants， Irgafos^?168 as an auxiliary antioxidant， and Revonox^?501 as a carbon radical capture agent. These antioxidant composite systems were applied for the modification of coal?based homopolypropylene （homo?PP） to enhance its thermo?oxidative aging performance. The resultant modified homo?PP samples were evaluated using polarizing optical microscopy， DSC， TGA， SEM and oxidation induction time， and their lifespan was predicted using the parameters obtained from TGA thermal analysis. The results indicated that the ternary antioxidant composite system had a much better enhancement effect on the thermo?oxidative aging performance of the coal?based homo?PP than the binary one， thus resulting in a much grea?ter OIT value. The incorporation of antioxidant composite system slightly enhanced the crystallinity of the coal?based homo?PP because the scission of PP molecular chains could be effectively prevented during the melting process. A synergistic effect derived from the ternary antioxidant composite system could improve the thermal stability of the coal?based homo?PP and prolong its lifespan at various ambient temperatures. A lifespan prediction demonstrated that the coal?based homo?PP modified with an optimal formulation of antioxidant composite system achieved a lifetime of 4.55×10⁵ h at an ambient temperature of 50 ℃.

Key words: coal?based homopolypropylene, ternary composite antioxidant system, thermo?oxidative stability, synerg?istic effect, lifespan prediction

中图分类号:

TQ325.1⁺4

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.

JIAO Qi, LI Ruilong, CHEN Couxi, ZHANG Shouyu, SONG Chengpeng, CHEN Tonghai, JIANG Ruyuan, ZHENG Pengcheng. Lifetime predication of coal⁃based polypropylene modified with ternary antioxidant composite system[J]. China Plastics, 2022, 36(1): 15-24.

图/表 9

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样品编号	PP粉料含量/%	Irganox^?1010 含量/%	Irganox^?1076 含量/%	Irgafos^?168 含量/%	Revonox^?501 含量/%	抗氧剂总含量/%	硬脂酸钙含量/%
0^#	100.00	—	—	—	—	0	0
1^#	99.82	0.067 50	—	0.067 50	—	0.135 0	0.045 0
2^#	99.82	0.090 00	—	0.045 00	—	0.135 0	0.045 0
3^#	99.82	—	0.108 0	0.027 00	—	0.135 0	0.045 0
4^#	99.82	—	0.101 3	0.033 80	—	0.135 0	0.045 0
5^#	99.82	—	0.086 1	0.028 70	0.020 25	0.135 0	0.045 0
6^#	99.82	—	0.091 8	0.023 00	0.020 25	0.135 0	0.045 0
7^#	99.82	0.057 38	—	0.057 38	0.020 25	0.135 0	0.045 0
8^#	99.82	0.076 50	—	0.038 25	0.020 25	0.135 0	0.045 0

样品编号	PP粉料含量/%	Irganox^?1010 含量/%	Irganox^?1076 含量/%	Irgafos^?168 含量/%	Revonox^?501 含量/%	抗氧剂总含量/%	硬脂酸钙含量/%
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参数	β/℃·min^-1	1^#	2^#	3^#	4^#	5^#	6^#	7^#	8^#
T_i/℃	5	239.3	239.3	243.9	239.4	229.2	235.0	262.4	232.1
	10	254.9	252.1	253.9	242.1	246.3	247.8	295.4	250.6
	15	269.1	260.5	266.7	260.2	254.9	259.1	280.5	264.8
	20	279.0	270.4	289.4	272.5	265.1	270.4	298.3	272.8
T_max/℃	5	383.8	337.3	320.6	331.5	345.7	350.0	391.7	419.5
	10	443.6	375.4	368.4	374.9	385.5	386.9	437.5	362.8
	15	436.4	398.2	410.0	421.2	425.2	437.9	461.3	425.8
	20	446.4	439.3	451.1	426.1	440.9	455.9	466.8	435.9
T_f/℃	5	409.5	371.2	367.4	398.1	403.9	430.8	427.7	439.3
	10	473.4	422.2	420.1	418.3	416.7	416.7	463.9	403.9
	15	463.3	433.7	430.7	445.2	446.5	466.3	485.4	450.6
	20	471.6	469.1	486.8	456.5	470.6	491.8	489.3	466.3

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Lifetime predication of coal⁃based polypropylene modified with ternary antioxidant composite system

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