不同抗氧劑體系在低密度聚乙烯中的抗氧化效果分析

周瑜（西南交通大學材料科學與工程學院， 四川 成都 610031）

不同抗氧劑體系在低密度聚乙烯中的抗氧化效果分析

周瑜
（西南交通大學材料科學與工程學院， 四川 成都 610031）

隨著化學的進步，聚合物得到了廣泛的應用，但是聚合物在使用的過程中，會和空氣進行接觸，特別是在一定的溫度下，這些聚合物會和氧氣發生反應，因此，進行抗氧體系的研究具有重要的意義。相關的化學研究進行，提出了不同的抗氧體系，因此，本文針對當前的復合抗氧劑WM-1通過在低密度的聚乙烯加工環境中的抗氧化效果，進行了相關的實驗研究，做了具體的分析。

抗氧劑；低密度聚乙烯；抗氧化效果

研究發現，聚乙烯材料在進行加工時，受熱將會發生分子的降解斷裂，導致分子量減少，而且材料的熔體指數也有所上升，所以，加入抗氧化劑能夠有效的緩解這種熱氧老化現象的出現。當前對這種現象的研究比較多，而且抗氧劑的種類也比較多，本文選擇了酚類和其他抗氧劑進行對比和分析。在抗氧化效果的評價中，主要應用的方法包括熔體指數測定比較法、氧化吸收法、氧化誘導期法等，一般考慮評價方法的控制性和使用性，在具體的加工中，應用測定熔體指數的變化率，這種方法能夠有效避開抗氧劑分散不均勻出現的問題。

1 抗氧劑概述

抗氧劑，是一種化學物質，一般會在聚合物的體系中少量存在，能夠有效的延緩和抑制聚合物發生氧化過程，因此，能夠阻止聚合物的老化，同時，延長聚合物的使用壽命，也被稱為“防老劑”。廣義上來說，目前比較多的弱還原劑都屬于抗氧化劑，其在使用的過程中，會根據具體的需要進行選擇，而且具有比較高的物理、化學穩定性，或者是一些低毒性的弱還原劑，都能巧妙的應用在具體的配方中，作為抗氧化劑來使用［1］。例如：檸檬酸是一種有機酸，具有一定的弱還原性，在飲料的配方中使用能夠產生一定的抗氧化作用。

2 實驗方法

（1）實驗原料與儀器 ①實驗的原料。實驗中，選擇低密度的聚乙烯（2220H），材料的熔融指數2.0g/10min。試驗中，使用的抗氧化劑主要是酚類的抗氧劑，并外購A1和A2；對硫代脂類選擇B1和B2；其他的輔助類抗氧劑選擇外購C［2］。對復合型的抗氧劑只要使用自制的WM-1或者外購的D。②實驗使用的儀器。實驗中使用到的儀器，主要有34型的雙螺桿擠出機；25t的平板硫化機（XQLB-350×350）；熔融指數儀（MI-3）；氧化誘導期測試儀；差示掃描熱量儀；電子式的拉力機，以及加熱恒溫鼓風干燥箱。

（2）實驗步驟 ①對樣本的制備。樣本的制備中，配方造粒，主要使用2220H為機體的樹脂，使用酚類抗氧劑來作為主要的抗氧化劑，選擇硫代脂類和亞硫酸脂類的抗氧劑進行輔助使用，通過34型雙螺旋桿擠出機進行造粒［3］。同時，拿出少量的粒子進行熔融指數和壓片的測定，并對力學性能做測試。然后進行第2次的擠出加工，以及測試，重復進行4次，就可以得到不同的抗氧化劑體系，隨著擠出次數增加對熔融指數的影響，實現對材料熱氧化效果的比較。

壓片處理中，使用25t平板硫化機，稱取58g的顆粒，放入1mm的模板中，控制壓片工藝。壓片的溫度控制在（145±5）℃，壓力為15MPa，壓制時間為5min，然后進行減壓，并將模板放在冷壓機上進行冷卻，時間一般為5min［4］。最后取出制好的樣片，標上樣號。

②試樣的正常化處理。對所有進行實驗的樣品，要在樣品制備后放置16h以上才能進行。進行力學檢測，要保證樣品在（23±0.5）℃的溫度下，正常處理3h，再進行性能測試。

③樣品性能測試標準。對樣品的熔融指數測定，主要是按照ASTM D1238的方法和條件進行測試。樣品的拉伸性能測試，依據GB1040的標準進行，對樣品的拉伸速度控制在100mm/min，溫度控制在（23±2）℃左右。對樣品的氧化誘導期測定，主要的條件為0.2濃度，100ml/min，N2濃度為100ml/min，并保持200℃的恒溫。

3 實驗結果

（1）對抗熱氧化的影響 根據實驗的結果顯示，不使用抗氧化劑，聚乙烯材料就會隨著加工次數的增加，導致熔融指數下降。主要原因就是加工受熱的過程，會造成分子的斷裂和重組，熔體的流動性會變差。在樣品中通過添加抗氧劑后，聚乙烯材料的熱氧化現象得到了明顯的減少，隨著加工次數的增加，流動性也會增強［5］。而且使用自制的WM-1復合型的抗氧劑，加工次數增加，熔融指數也會變大，但是波動比較小，說明穩定性比較好。

（2）對PE力學性能的影響 根據實驗研究，對材料的加工次數增加，材料的斷裂強度就會增大，斷裂伸長率也會降低，因此，聚乙烯材料的穩定性比較差。實驗中，不同樣品，在隨著加工次數增加時，力學性能變化比較小，說明了抗氧化劑的實驗，能夠產生比較好的抗氧化性。

4 結語

研究發現，將酚類的抗氧劑和硫代脂類的抗氧劑進行復配，能夠對聚乙烯材料產生比較好的抗熱老化影響。而且在使用自制的WM-1復合型的抗氧劑時，對聚乙烯材料進行多次的加工，會產生更好的抗熱氧化效果，所以，也說明了WM-1復合型抗氧化劑在聚乙烯材料的加工中，具有更好的穩定性。

［1］劉美兵，楊凱軍.不同抗氧劑體系在低密度聚乙烯中的抗氧化效果［J］.科技創業家，2013，11：148.

［2］盧偉.聚乙烯的老化與防老化研究進展［J］.塑料助劑，2015，02：17-21.

［3］辛明亮，鄭炳發，馬玉杰，許凱，陳鳴才.抗氧劑的抗氧機理及發展方向［J］.中國塑料，2011，08：86-90.

［4］歐陽平，邢曉晨，張賢明，陳凌.抗氧劑的研究現狀及發展趨勢［J］.應用化工，2015，02：344-348+354.

［5］杜新勝，陳秀娣，張霖，徐惠儉，潘廣勤，李亮.國內復合抗氧劑的研究與應用進展［J］.塑料助劑，2013，04：1-4.