亚磷酸酯P⁃EPQ与受阻酚在聚丙烯中的协同抗氧作用研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.08.004

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (8): 20-25.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.08.004

亚磷酸酯P⁃EPQ与受阻酚在聚丙烯中的协同抗氧作用研究

邵豪锋¹, 焦隆杰¹, 公维光², 孟鑫¹()

^1.华东理工大学化工学院产品工程系，上海市多相结构材料化学工程重点实验室，上海 200237
^2.华东理工大学体育新材料研发中心，上海 200237

收稿日期:2023-12-14 出版日期:2024-08-26 发布日期:2024-08-19
通讯作者: 孟鑫（1978—），女，副教授，从事基于聚烯烃添加剂构效关系研究进行高性能聚烯烃材料的调控制备，mengxin@ecust.edu.cn
E-mail:mengxin@ecust.edu.cn

Synergistic antioxidant effect of phosphonite P⁃EPQ and hindered phenol in polypropylene

SHAO Haofeng¹, JIAO Longjie¹, GONG Weiguang², MENG Xin¹()

^1.Shanghai Key Laboratory of Multiphase Materials Chemical Engineering，School of Chemical Engineering，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237，China
^2.Research & Development Center for Sports Materials，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237，China

Received:2023-12-14 Online:2024-08-26 Published:2024-08-19
Contact: MENG Xin E-mail:mengxin@ecust.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

采用氢过氧化物清除实验和热重分析对比研究了四（2，4⁃二叔丁基苯基）4，4'⁃联苯基二亚磷酸酯（Hostanox P⁃EPQ）和三（2.4⁃二叔丁基苯基）亚磷酸酯（Irgafos 168）的抗氧化活性以及热稳定性能。结果显示：由于P⁃EPQ结构中含有更高的P含量以及特殊的P—C键，其表现出卓越的抗氧化性能和热稳定性。进而，选用受阻酚抗氧剂Irganox 1010和Irganox 1076与P⁃EPQ进行复配，对其在等规聚丙烯（iPP）中的抗氧化协同作用进行探究。复配抗氧剂所稳定的iPP在多次挤出过程中熔体体积流动速率（MVR）和黄度指数（YI）变化以及氧气气氛中的氧化诱导期（OIT）比较结果表明：抗氧剂1010与P⁃EPQ复配展现出显著的协同效应。当1010与P⁃EPQ的质量比为6/4时，稳定的iPP具有最佳综合稳定性能。此时，抗氧改性样品第五次挤出后的MVR和YI仅为纯iPP的19.8 %和79.9 %，而180 ℃下的OIT则从0.8 min显著延长至74.8 min。

关键词: 亚磷酸酯, 抗氧化性能, 聚丙烯, 复配体系, 协同效应

Abstract:

Hydrogen peroxide clearance experiments and thermogravimetric analysis were conducted to compare the antioxidant activity and thermal stability of tetrakis（2，4⁃di⁃tert⁃butylphenyl） 4，4'⁃biphenylene diphosphonate （Hostanox P⁃EPQ） and tris（2，4⁃di⁃tert⁃butylphenyl） phosphite （Irgafos 168）. The results demonstrated that due to its higher phosphorus content and unique P—C bond in the structure， P⁃EPQ exhibited superior antioxidant performance and thermal stability. Furthermore， hindered phenolic antioxidants Irganox 1010 and Irganox 1076 were selected to be compounded with P⁃EPQ to investigate their synergistic antioxidant effects in isotactic polypropylene （iPP）.The comparison of changes in melt volume flow rate （MVR） and yellowing index （YI） during multiple extrusion， as well as the oxidation induction period （OIT） in oxygen atmosphere of iPP stabilized by compound antioxidants indicated that the combination of antioxidant 1010 and P⁃EPQ exhibits a significant synergistic effect. When the mass ratio of 1010 to P⁃EPQ was 6/4， the stabilized iPP had the optimal overall stability performance. At this stage， the MVR and YI of antioxidant⁃modified sample after the fifth extrusion were only 19.8 % and 79.9 % of pure iPP， while the OIT at 180 ℃ significantly increased from 0.8 min to 74.8 min.

Key words: phosphite, antioxidative performance, polypropylene, compound system, synergistic effect

中图分类号:

TQ325.1⁺4

邵豪锋, 焦隆杰, 公维光, 孟鑫. 亚磷酸酯P⁃EPQ与受阻酚在聚丙烯中的协同抗氧作用研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 20-25.

SHAO Haofeng, JIAO Longjie, GONG Weiguang, MENG Xin. Synergistic antioxidant effect of phosphonite P⁃EPQ and hindered phenol in polypropylene[J]. China Plastics, 2024, 38(8): 20-25.

图/表 12

样品	抗氧剂的质量比（w₁/w₂）
	受阻酚抗氧剂		亚磷酸酯抗氧剂
	A（Irganox 1010）	B（Irganox 1076）	C（Hostanox P⁃EPQ）
iPP	0	0	0
iPP/C₁₀	0	0	10
iPP/A₂/C₈	2	0	8
iPP/A₄/C₆	4	0	6
iPP/A₆/C₄	6	0	4
iPP/A₈/C₂	8	0	2
iPP/A₁₀	10	0	0
iPP/B₂/C₈	0	2	8
iPP/B₄/C₆	0	4	6
iPP/B₆/C₄	0	6	4
iPP/B₈/C₂	0	8	2
iPP/B₁₀	0	10	0

表1 不同PP样品中抗氧剂组分的含量

Tab.1 Content of the antioxidant components in different PP samples

一段温度/℃	二段温度/℃	三段温度/℃	四段温度/℃	五段温度/℃	六段温度/℃	七段温度/℃	喂料转速/r·min^-1	主机转速/r·min^-1
195	235	235	235	235	235	200	20	120

表2 挤出机的参数设置

Tab.2 Parameter setting of the extruder

图1 不同亚磷酸酯反应液加入饱和KI溶液并静置15 min后的外观照片

Fig.1 Appearance photos of different phosphite reaction solution after adding saturated KI solution and standing for 15 min

抗氧剂	氢过氧化物清除能力
P⁃EPQ	227.6±2.7
168	174.3±2.6

表3 亚磷酸酯的氢过氧化物清除能力 (mmol/kg)

Tab.3 Hydroperoxide scavenging capacity of the phosphite

图2 P⁃EPQ和168的TG以及DTG曲线

Fig.2 TG and DTG curves of P⁃EPQ and 168

抗氧剂	$T 5 %$ /℃	$T 10 %$ /℃	$T m a x$ /℃	$R 600$ /%
P⁃EPQ	266	286	333、391、460	11.9
168	257	270	331	0.9

抗氧剂	$T 5 %$ /℃	$T 10 %$ /℃	$T m a x$ /℃	$R 600$ /%
P⁃EPQ	266	286	333、391、460	11.9
168	257	270	331	0.9

表4 P⁃EPQ和168的热稳定性

Tab.4 Thermo stability of P⁃EPQ and 168

表4 P⁃EPQ和168的热稳定性

Tab.4 Thermo stability of P⁃EPQ and 168

样品	第一次挤出	第三次挤出	第五次挤出
iPP	22.2	43.5	63.6
iPP/A₁₀	9.6	12.5	17.2
iPP/B₁₀	10.0	14.0	19.5
iPP/C₁₀	7.0	10.3	13.4

表5 不同抗氧剂稳定的iPP熔体体积流动速率 (cm3/（10 min）)

Tab.5 Melt volume flow rate of the iPP stabilized by various antioxidants alone

图3 复配体系稳定的iPP多次挤出的熔体体积流动速率

Fig.3 Melt volume flow rate of the iPP stabilized by compound systems after being extruded several times

图4 不同抗氧剂稳定的iPP氧化诱导期

Fig.4 Oxidation induction period of the iPP stabilized by various antioxidants

图5 复配体系稳定的iPP氧化诱导期

Fig.5 Oxidation induction period of the iPP stabilized by compound systems

样品	第一次挤出	第三次挤出	第五次挤出
iPP	1.5	11.7	20.4
iPP/A₁₀	4.4	15.6	24.6
iPP/B₁₀	4.7	13.0	19.9
iPP/C₁₀	2.3	3.4	6.8

表6 不同抗氧剂稳定的iPP的YI

Tab.6 YI of the iPP stabilized by various antioxidants

图6 复配体系稳定的iPP的YI

Fig.6 YI of the iPP stabilized by compound systems

参考文献 9

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亚磷酸酯P⁃EPQ与受阻酚在聚丙烯中的协同抗氧作用研究

Synergistic antioxidant effect of phosphonite P⁃EPQ and hindered phenol in polypropylene

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