72树脂牌号开发中常用添加剂及其作用机理 721概述 聚丙烯树脂本身具有优良的性能,其机械强度好,易加工成型,重量轻,成本低。但也存 在一些缺点,易受热、氧、光等的作用而降解,导致材料的性能降低。而且聚丙烯的透明性差、 易带电,与铜接触时促使质量下降等。为了满足聚丙烯加工和应用特性的要求,在树脂牌号开 发中经常加入一些添加剂,所谓添加剂是指能均匀地分散到聚丙烯中,对其分子结构没明显的 影响,添加很少的量便能赋予聚丙烯多种多样性能的物质。根据添加剂的作用在聚丙烯树脂牌 号开发中常用的添加剂有抗氧剂、光稳定剂、抗铜害剂、抗静电剂、成核剂、爽滑剂和开口剂、 分子量调节剂、润滑剂、抗菌剂等。 722抗氧剂 聚丙烯在无氧的条件下具有很好的稳定性,但由于聚丙烯结构中存在叔碳原子,在造粒加 工、贮存和使用过程中,受热、氧、光的作用易老化降解,甚至失去优良的综合物理机械性能 和使用价值,这也是聚丙烯抗氧化和耐老化性比聚乙烯差的原因。为了抑制和延缓聚丙烯的氧 化降解,保持聚丙烯的分子量不变,通常在聚合反应之后,分离、干燥和储存之前就必需进行 稳定化处理,在造粒阶段加入抗氧剂,是提高聚丙烯抗氧性的简便有效途径。 72.21抗氧剂作用机理 聚丙烯的氧化老化过程按游离基连锁反应机理进行,聚丙烯在热、氧作用下发生大分子链 的断裂,产生游离基,这些游离基进一步引起整个大分子链的裂解、支化与交联,最后导致聚 丙烯老化变质。聚丙烯的自动氧化包括链引发、链传递、链终止三个过程。 (1)链引发 聚丙烯(RH)在氧、光或热的作用下其叔碳原子处极易生成游离基 光与热活化 RH +O +hoo (2)链传递 游离基自动催化生成过氧化游离基和大分子过氧化物,过氧化物分解又产生游离基,游离 基又可和聚合物反应,使游离基不断传递、反应延续。 ROO ROO·+RH ROOH +R ROOH RO·+HO ROoH rh RO·+R·+H2O RO·+RH ROH+R· HO·+RH H20+R 2ROOH→RO·+ROO·+H2O (3)链终止 游离基相互结合生成稳定的产物,终止链反应。 R·+R R-R R·+ROO· ROOR ROO·+ROO·→ROOR+O ROO·+RO ROR +O R·+·OH 在氧化过程中,当大分子链断裂而发生降解时,则分子量降低,熔体粘度下降,强度下降 和粉化。当大分子发生交联反应时,则分子量增大,熔体流动降低,发生脆化和变硬。在氧化 过程中生成的氧化结构,如羰基、过氧化物等,降低了聚丙烯的电性能,并增加了对光引起降 解的敏感性,这种氧化结构的进一步反应,使大分子断裂或交联。 抗氧剂的作用就在于阻止聚丙烯自动氧化链反应过程的进行,即供给氢使氧化过程中生成 的游离基R·和ROO·变成RH和ROOH,或使ROOH变成ROH,从而改善聚丙烯在加工和5 7.2 树脂牌号开发中常用添加剂及其作用机理 7.2.1 概述 聚丙烯树脂本身具有优良的性能，其机械强度好，易加工成型，重量轻，成本低。但也存 在一些缺点，易受热、氧、光等的作用而降解，导致材料的性能降低。而且聚丙烯的透明性差、 易带电，与铜接触时促使质量下降等。为了满足聚丙烯加工和应用特性的要求，在树脂牌号开 发中经常加入一些添加剂，所谓添加剂是指能均匀地分散到聚丙烯中，对其分子结构没明显的 影响，添加很少的量便能赋予聚丙烯多种多样性能的物质。根据添加剂的作用在聚丙烯树脂牌 号开发中常用的添加剂有抗氧剂、光稳定剂、抗铜害剂、抗静电剂、成核剂、爽滑剂和开口剂、 分子量调节剂、润滑剂、 抗菌剂等。 7.2.2 抗氧剂 聚丙烯在无氧的条件下具有很好的稳定性，但由于聚丙烯结构中存在叔碳原子，在造粒加 工、贮存和使用过程中，受热、氧、光的作用易老化降解，甚至失去优良的综合物理机械性能 和使用价值，这也是聚丙烯抗氧化和耐老化性比聚乙烯差的原因。为了抑制和延缓聚丙烯的氧 化降解，保持聚丙烯的分子量不变，通常在聚合反应之后，分离、干燥和储存之前就必需进行 稳定化处理，在造粒阶段加入抗氧剂，是提高聚丙烯抗氧性的简便有效途径。 7.2.2.1 抗氧剂作用机理 聚丙烯的氧化老化过程按游离基连锁反应机理进行，聚丙烯在热、氧作用下发生大分子链 的断裂，产生游离基，这些游离基进一步引起整个大分子链的裂解、支化与交联，最后导致聚 丙烯老化变质。聚丙烯的自动氧化包括链引发、链传递、链终止三个过程[5]。 （1） 链引发 聚丙烯（RH）在氧、光或热的作用下其叔碳原子处极易生成游离基 光与热活化 RH → R·+ H· RH + O2 → R·+ HOO· （2） 链传递 游离基自动催化生成过氧化游离基和大分子过氧化物，过氧化物分解又产生游离基，游离 基又可和聚合物反应，使游离基不断传递、反应延续。 R·+ O2 → ROO· ROO·+ RH → ROOH + R· ROOH → RO·+ HO· ROOH + RH → RO·+ R·+ H2O RO·+ RH → ROH + R· HO·+ RH → H2O + R· 2ROOH → RO·+ ROO·+ H2O （3） 链终止 游离基相互结合生成稳定的产物，终止链反应。 R·+ R·→ R-R R·+ ROO· → ROOR ROO·+ ROO·→ ROOR + O2 ROO·+ RO → ROR + O2 R·+ ·OH → ROH 在氧化过程中，当大分子链断裂而发生降解时，则分子量降低，熔体粘度下降，强度下降 和粉化。当大分子发生交联反应时，则分子量增大，熔体流动降低，发生脆化和变硬。在氧化 过程中生成的氧化结构，如羰基、过氧化物等，降低了聚丙烯的电性能，并增加了对光引起降 解的敏感性，这种氧化结构的进一步反应，使大分子断裂或交联。 抗氧剂的作用就在于阻止聚丙烯自动氧化链反应过程的进行，即供给氢使氧化过程中生成 的游离基 R·和 ROO·变成 RH 和 ROOH，或使 ROOH 变成 ROH，从而改善聚丙烯在加工和