不同抗氧剂体系在低密度聚乙烯中的抗氧化效果分析

周瑜（西南交通大学材料科学与工程学院， 四川 成都 610031）

不同抗氧剂体系在低密度聚乙烯中的抗氧化效果分析

周瑜
（西南交通大学材料科学与工程学院， 四川 成都 610031）

随着化学的进步，聚合物得到了广泛的应用，但是聚合物在使用的过程中，会和空气进行接触，特别是在一定的温度下，这些聚合物会和氧气发生反应，因此，进行抗氧体系的研究具有重要的意义。相关的化学研究进行，提出了不同的抗氧体系，因此，本文针对当前的复合抗氧剂WM-1通过在低密度的聚乙烯加工环境中的抗氧化效果，进行了相关的实验研究，做了具体的分析。

抗氧剂；低密度聚乙烯；抗氧化效果

研究发现，聚乙烯材料在进行加工时，受热将会发生分子的降解断裂，导致分子量减少，而且材料的熔体指数也有所上升，所以，加入抗氧化剂能够有效的缓解这种热氧老化现象的出现。当前对这种现象的研究比较多，而且抗氧剂的种类也比较多，本文选择了酚类和其他抗氧剂进行对比和分析。在抗氧化效果的评价中，主要应用的方法包括熔体指数测定比较法、氧化吸收法、氧化诱导期法等，一般考虑评价方法的控制性和使用性，在具体的加工中，应用测定熔体指数的变化率，这种方法能够有效避开抗氧剂分散不均匀出现的问题。

1 抗氧剂概述

抗氧剂，是一种化学物质，一般会在聚合物的体系中少量存在，能够有效的延缓和抑制聚合物发生氧化过程，因此，能够阻止聚合物的老化，同时，延长聚合物的使用寿命，也被称为“防老剂”。广义上来说，目前比较多的弱还原剂都属于抗氧化剂，其在使用的过程中，会根据具体的需要进行选择，而且具有比较高的物理、化学稳定性，或者是一些低毒性的弱还原剂，都能巧妙的应用在具体的配方中，作为抗氧化剂来使用［1］。例如：柠檬酸是一种有机酸，具有一定的弱还原性，在饮料的配方中使用能够产生一定的抗氧化作用。

2 实验方法

（1）实验原料与仪器 ①实验的原料。实验中，选择低密度的聚乙烯（2220H），材料的熔融指数2.0g/10min。试验中，使用的抗氧化剂主要是酚类的抗氧剂，并外购A1和A2；对硫代脂类选择B1和B2；其他的辅助类抗氧剂选择外购C［2］。对复合型的抗氧剂只要使用自制的WM-1或者外购的D。②实验使用的仪器。实验中使用到的仪器，主要有34型的双螺杆挤出机；25t的平板硫化机（XQLB-350×350）；熔融指数仪（MI-3）；氧化诱导期测试仪；差示扫描热量仪；电子式的拉力机，以及加热恒温鼓风干燥箱。

（2）实验步骤 ①对样本的制备。样本的制备中，配方造粒，主要使用2220H为机体的树脂，使用酚类抗氧剂来作为主要的抗氧化剂，选择硫代脂类和亚硫酸脂类的抗氧剂进行辅助使用，通过34型双螺旋杆挤出机进行造粒［3］。同时，拿出少量的粒子进行熔融指数和压片的测定，并对力学性能做测试。然后进行第2次的挤出加工，以及测试，重复进行4次，就可以得到不同的抗氧化剂体系，随着挤出次数增加对熔融指数的影响，实现对材料热氧化效果的比较。

压片处理中，使用25t平板硫化机，称取58g的颗粒，放入1mm的模板中，控制压片工艺。压片的温度控制在（145±5）℃，压力为15MPa，压制时间为5min，然后进行减压，并将模板放在冷压机上进行冷却，时间一般为5min［4］。最后取出制好的样片，标上样号。

②试样的正常化处理。对所有进行实验的样品，要在样品制备后放置16h以上才能进行。进行力学检测，要保证样品在（23±0.5）℃的温度下，正常处理3h，再进行性能测试。

③样品性能测试标准。对样品的熔融指数测定，主要是按照ASTM D1238的方法和条件进行测试。样品的拉伸性能测试，依据GB1040的标准进行，对样品的拉伸速度控制在100mm/min，温度控制在（23±2）℃左右。对样品的氧化诱导期测定，主要的条件为0.2浓度，100ml/min，N2浓度为100ml/min，并保持200℃的恒温。

3 实验结果

（1）对抗热氧化的影响 根据实验的结果显示，不使用抗氧化剂，聚乙烯材料就会随着加工次数的增加，导致熔融指数下降。主要原因就是加工受热的过程，会造成分子的断裂和重组，熔体的流动性会变差。在样品中通过添加抗氧剂后，聚乙烯材料的热氧化现象得到了明显的减少，随着加工次数的增加，流动性也会增强［5］。而且使用自制的WM-1复合型的抗氧剂，加工次数增加，熔融指数也会变大，但是波动比较小，说明稳定性比较好。

（2）对PE力学性能的影响 根据实验研究，对材料的加工次数增加，材料的断裂强度就会增大，断裂伸长率也会降低，因此，聚乙烯材料的稳定性比较差。实验中，不同样品，在随着加工次数增加时，力学性能变化比较小，说明了抗氧化剂的实验，能够产生比较好的抗氧化性。

4 结语

研究发现，将酚类的抗氧剂和硫代脂类的抗氧剂进行复配，能够对聚乙烯材料产生比较好的抗热老化影响。而且在使用自制的WM-1复合型的抗氧剂时，对聚乙烯材料进行多次的加工，会产生更好的抗热氧化效果，所以，也说明了WM-1复合型抗氧化剂在聚乙烯材料的加工中，具有更好的稳定性。

［1］刘美兵，杨凯军.不同抗氧剂体系在低密度聚乙烯中的抗氧化效果［J］.科技创业家，2013，11：148.

［2］卢伟.聚乙烯的老化与防老化研究进展［J］.塑料助剂，2015，02：17-21.

［3］辛明亮，郑炳发，马玉杰，许凯，陈鸣才.抗氧剂的抗氧机理及发展方向［J］.中国塑料，2011，08：86-90.

［4］欧阳平，邢晓晨，张贤明，陈凌.抗氧剂的研究现状及发展趋势［J］.应用化工，2015，02：344-348+354.

［5］杜新胜，陈秀娣，张霖，徐惠俭，潘广勤，李亮.国内复合抗氧剂的研究与应用进展［J］.塑料助剂，2013，04：1-4.