聚合型受阻酚抗氧剂CPL在ABS树脂中的应用研究

陈 杰，王孝鹏

(吉林化工学院 材料科学与工程学院，吉林 吉林 132022)

为了抑制高分子材料的氧化，可在高分子材料中加入抗氧剂，以除去材料中的不稳定基团，防止高分子材料自动氧化，提高其使用性能和寿命[1]。天然橡胶、合成橡胶、聚烯烃类塑料以及纤维材料中都广泛使用抗氧剂，在工业生产中，抗氧剂也叫做防老剂[2]。

ABS树脂是丙烯腈、1,3-丁二烯、苯乙烯三种单体的接枝共聚物，是一种易于加工成型且性能优异的热塑性高分子材料，常用于仪表、机械、电器中[1-5]。本文以此为研究对象，添加聚合型受阻酚抗氧化剂CPL，考察了抗氧化剂对产品性能的影响。

1 实验部分

1.1 实验原料

抗氧剂CPL，北京百灵威科技有限公司；ABS树脂，中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司。

1.2 实验设备

同向平行双螺杆挤出机，SHJ-20，中国南京聚力化工机械有限公司；注塑机，SZ-SM1335，深圳时资科技有限公司；悬臂梁冲击试验机，XJUD-5.5，厦门崇达智能科技有限公司；拉伸试验机，WDW3010，长春科新实验仪器有限公司；差示扫描量热仪，DSC131 EVO，北京塞塔拉姆仪器公司。

1.3 材料制备及性能测试

抗氧剂CPL分别按0、0.1%、0.2%、0.3%、0.5%(占ABS 树脂质量比)，与 ABS 树脂混合，在挤出机中挤出造粒，将粒料烘干后，在注塑机中注塑成型。按GB/T1040—2006，I型试样，测试拉伸强度。按GB/T1843—2008测试冲击强度。DSC测试：空气条件，升温速度10 ℃/min。

2 结果与讨论

2.1 力学性能测试

图1为不同CPL添加量对ABS树脂拉伸强度影响的测试结果。

图1 不同CPL添加量对拉伸强度的影响

由图1可知，随着抗氧剂CPL添加量的增加，拉伸强度呈下降趋势。未添加CPL的ABS树脂的拉伸强度为42.79 MPa，当添加量达到0.3%时，ABS树脂的拉伸强度为40.42 MPa，当添加量达到0.5%时，ABS树脂的拉伸强度为39.45 MPa。添加量为0.3%时，ABS树脂的拉伸强度比未添加时降低了5.54%，拉伸强度保持率94.46%。添加量为0.5%时ABS树脂的拉伸强度比未添加时降低了7.81%，拉伸强度保持率92.19%。

图2为不同CPL添加量对ABS树脂冲击强度影响的测试结果。

图2 不同CPL添加量对冲击强度的影响

由图2可以看出，随着CPL添加量的增加，冲击强度呈现下降趋势，未添加CPL的ABS树脂的冲击强度为34.05 kJ/m2，当CPL添加量为0.3%时，ABS的冲击强度为32.76 kJ/m2，当CPL添加量为0.5%时，ABS的冲击强度为31.62 kJ/m2。添加CPL量0.3%时ABS树脂的冲击强度比未添加时降低了3.79%，冲击强度保持率96.21%。添加CPL量0.5%时ABS树脂的冲击强度比未添加时降低了7.14%，冲击强度保持率92.86%。

拉伸强度和冲击强度下降的原因是聚合型受阻酚抗氧剂CPL的加入，对材料原有的结晶结构有部分破坏，从而使材料力学性能略有下降，CPL添加量为0.3%以下时，拉伸强度和冲击强度保持率较高，不会影响ABS树脂正常使用。

2.2 DSC测试

图3为未添加CPL的ABS树脂的DSC曲线。图4中曲线a是添加0.3%CPL后ABS树脂的DSC曲线，曲线b是添加0.5%CPL后ABS树脂的DSC曲线。

图3 未添加CPL的ABS树脂的 DSC曲线

图4 添加CPL的ABS树脂的 DSC曲线

从图3可以看出，ABS树脂的Tg为110 ℃，氧化放热温度为226 ℃。从图4可以得出，添加0.3%或0.5%CPL后ABS树脂的Tg和未添加CPL的ABS树脂的Tg几乎没有变化，都在110 ℃左右，添加0.3%CPL的ABS树脂的氧化放热温度为240 ℃，添加0.5%CPL的ABS树脂的氧化放热温度为248 ℃，说明添加CPL后ABS树脂的抗氧化性能增加，添加0.5%CPL的ABS树脂的抗氧化能力强于添加0.3%CPL。

2.3 热重分析

图5中曲线a是未添加抗氧剂CPL的ABS树脂的热失重曲线，曲线 b为添加0.3%CPL的ABS树脂的热失重曲线。

图5 ABS树脂的热重曲线

由图5可知，未添加CPL的ABS树脂的5%热失重温度为353 ℃，10%热失重温度为372 ℃，添加0.3%CPL后的ABS树脂的0.5%热失重温度为354 ℃，10%热失重温度为372 ℃左右，热失重变化不明显，从图中也可看出两条曲线几乎重合，说明添加抗氧剂CPL后未对ABS树脂的热失重造成影响。

3 结论

将抗氧剂CPL用于ABS树脂中，ABS树脂的抗老化效果得到了提升，添加0.3%抗氧剂CPL的ABS树脂的氧化放热温度比未添加抗氧剂的氧化放热温度提高了14 ℃；添加0.5%CPL的ABS树脂的氧化放热温度比未添加抗氧剂的氧化放热温度提高了22 ℃；加入CPL后ABS树脂的拉伸强度和冲击强度都略有下降，添加量为0.3%以下时，并未过多影响ABS树脂的力学性能，不影响ABS树脂正常使用。