抗氧劑736與炭黑復合體系在聚乙烯電纜料中抗熱氧效能評價

劉旭升，溫曉葵，翁起陽，陳蘭輝，莫藝雄

(廣州合成材料研究院有限公司，廣東廣州510665)

抗氧劑736，化學名稱為4，4′ -硫代雙-(2 -甲基-6 -特丁基苯酚)，是一種優良的硫代雙酚類抗氧劑，廣泛用于塑料、橡膠及石油產品，對聚烯烴及生膠有突出的穩定作用。此抗氧劑在多數情況下作為主抗氧劑與紫外線吸收劑、金屬鈍化劑，炭黑等有較好的協同效應。伍巧暉等［1］對聚乙烯管材料用抗氧劑進行評價，發現抗氧劑736 單獨使用效果可達到抗氧劑1010 +168 復配體系使用效果，且優于1010 +DLTP 體系;與炭黑配合使用時，抗氧劑736 效果明顯優于1010 復配體系。該文采用DSC法測定，以氧化誘導期為指標，研究抗氧劑736 與炭黑結合使用在聚乙烯電纜料中的熱氧效能情況，對其在黑色聚乙烯電纜料中使用效果進行初步探討。

1 實驗

1.1 原材料

實驗的需原料如表1 所示。

表1 實驗原材料Table 1 Test raw materials

1.2 儀器設備

差式掃描量熱儀NETZSCH DSC 200 PC(德國);雙輯煉膠機XK-160(國產)。

1.3 試驗配方及樣品制作

配方選取常用的抗氧劑及不同炭黑品種與736進行不同體系的效果比較，包括生產配方的比較。配方中抗氧劑與炭黑用量皆以聚乙烯樹脂100 質量份計。按配方稱樣(準確至0.01g)，投入雙輥煉膠機上進行混煉，混煉溫度控制在LLDPE2076 為125℃±5℃，LDPE951 -000 為15℃±5℃，混煉時間以配方組分加完后，計時塑煉3min，出片。為消除取樣誤差，將塑煉的薄片制粒，均化后，稱樣測試。

1.4 抗氧性能測試方法［2］

評價抗氧劑的效能有多種實驗方法，比如熱分析法、多次熱擠出法、空氣箱熱老化試驗法。每種方法各有特點，熱分析法主要通過測定聚合物氧化誘導期來表征規定條件下材料耐熱氧化的極限時間，從而相對評價材料的抗熱氧老化性能和抗氧劑功效。熱分析法包括差式掃描量熱法(DSC)和熱重法(TG)，其中DSC 法比較靈敏、準確，為本試驗所采用。

氧化誘導期(O.I.T)的測定是在DSC 200PC 熱分析裝置上進行，測試溫度200℃，加熱速率20K/min，氧氣氛圍氧氣流動速率50mL/min，測試樣品重約9mg，氧化開始時，基線漂移可用作誘導時間表征，可通過放熱曲線最陡峭部分斜率外推獲得。

2 結果與討論

2.1 抗氧劑736 與不同炭黑品種配合在LLDPE2076樹脂中的抗氧效果

測試結果見表2 和圖1。

表2 抗氧劑736 與不同炭黑品種配合在LLDPE2076樹脂中的O.I.TTable 1 O.I.T of antioxidant 736 cooperating with carbon black of different kinds in LLDPE2076 resin

圖1 抗氧劑736 與不同炭黑品種配合在LLDPE2076 樹脂中的O.I.TFig.1 O.I.T of antioxidant 736 cooperating with carbon black of different kinds in LLDPE2076 resin

由表2、圖1 表明，抗氧劑與槽法炭黑FW200 和色素炭黑MA100 配合效果較好，而且有顯著的協同效應。

2.2 抗氧劑736 與不同炭黑用量配合在LLDPE2076 樹脂中的抗氧效果

試驗結果見表3 和圖2。

表3、圖2 結果說明，抗氧效能隨炭黑含量的增加而增高，但到達2. 5%就開始降低。同時結果也表明，不加抗氧劑的炭黑體系抗氧效果極差。

表3 抗氧劑736 與不同炭黑用量配合在LLDPE2076樹脂中的O.I.TTable 3 O.I.T of antioxidant 736 cooperating with carbon black of different use levels in LLDPE2076 resin

圖2 抗氧劑736 與不同炭黑用量配合在LLDPE2076 樹脂中的O.I.TFig.2 O.I.T of antioxidant 736 cooperating with carbon black of different use levels in LLDPE2076 resin

2.3 抗氧劑736 與常用抗氧劑1010 等與炭黑配合在聚乙烯電纜中(LLDPE2076、LDPE7042、LDPE951 -000)的抗氧效果

試驗結果見表4、圖3、圖4。

表4、圖3、圖4 結果表明，抗氧劑736 與炭黑配合有非常優異的抗氧效能，1076 與炭黑配合效果較差。

表4 抗氧劑736 與常用抗氧劑與炭黑配合在聚乙烯電纜中的O.I.TTable 4 O.I.T of antioxidant 736 or common antioxidants cooperating with carbon black in black PE cable materials

圖3 抗氧劑736 與常用抗氧劑與炭黑配合在LLDPE2076 中的O.I.TFig.3 O.I.T of antioxidant 736 or common antioxidants cooperating with carbon black in LLDPE2076

圖4 抗氧劑736 與常用抗氧劑與炭黑配合在LDPE951 -000 中的O.I.TFig.4 O.I.T of antioxidant 736 or common antioxidants cooperating with carbon black in LDPE951 -000

2.4 抗氧劑736 在黑色聚乙烯電纜料中的抗氧效果與生產配方的比較

根據調查，國內黑色聚乙烯護套料采用的抗氧化助劑配方多為1010 + 168，1010 + DLTP，用量0.2% ～0.4%。該試驗采用抗氧劑736 以生產配方等量和減量50%進行對比，結果見表5、圖5、圖6、圖7 (圖表中標* 為生產配方)。

表5 抗氧劑736、1010 +168 和1010 +DLTP 在黑色聚乙烯電纜料中的O.I.TTable 5 O.I.T of antioxidant 736，1010 +168 and 1010 +DLTP in black PE cable materials

圖5 抗氧劑736、1010 +168 和1010 +DLTP 在黑色LLDPE2076 中的O.I.TFig.5 O.I.T of antioxidant 736，1010 +168 and 1010 +DLTP in black LLDPE2076

圖6 抗氧劑736、1010 +168 和1010 +DLTP 在黑色LDPE951 -000 中的O.I.TFig.6 O.I.T of antioxidant 736，1010 +168 and 1010 +DLTP in black LDPE951 -000

圖7 抗氧劑736、1010 +168 和1010 +DLTP 在黑色LDPE7042 中的O.I.T Fig.7 O.I.T of antioxidant 736，1010 +168 and 1010 +DLTP in black LDPE7042

由表5、圖5、圖6、圖7 數據表明，在黑色聚乙烯電纜料中，抗氧劑736 的抗氧效果顯著優于1010 +168 和1010 +DLTP 穩定體系。

3 結論

(1)抗氧劑736 與炭黑并用在聚乙烯電纜料中具有協同效應，抗氧劑736 用量、炭黑品種及用量都可影響抗氧化效能。

(2)抗氧劑736 與炭黑并用在同等條件下對聚乙烯電纜料LLDPE2076、LLDPE7042、LDPE951 -000的抗氧效果，優于抗氧劑1076、1010、1010 +168、1010 +DLTP 等，證明736 與炭黑配合有良好的協同效應，抗氧劑736 完全可以替代抗氧劑1010 及1010 的復配體系8215、8225，用于黑色PE 電纜料的生產。

［1］伍巧暉，王慶，秦文福. 聚乙烯管材料用抗氧劑評價［J］. 合成材料老化與應用，2004，33(1):13 -15.