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無機填料對老化的影響如何?納米級會更好嗎?

嘉峪檢測網        2022-08-24 20:56

碳酸鈣等無機填料是塑膠材料中常常使用的粉體填充組分,尤其是在高填充時,可以起到降低成本的作用。此外,在降本之外,還可賦予某類塑料制品以珠光效果,發揮其功能性作用。但在某些使用環境條件下如戶外,其對材料老化的影響也需要關注并值得探討,以下主要暫以碳酸鈣為例。

 

下圖是純PP樹脂、納米碳酸鈣填充PP和微米碳酸鈣填充PP隨著老化天數的增加,其羰基指數的變化。由圖可知,隨著老化時間的延長,三個試樣的羰基指數均呈增加趨勢;碳酸鈣的存在,無論是納米碳酸鈣還是微米碳酸鈣,均會加速PP的老化;且納米碳酸鈣對老化的加速效應更強。

 

無機填料對老化的影響如何?納米級會更好嗎?

 

此外,通過比較添加了納米碳酸鈣和納米二氧化硅的兩種PP試樣在老化前后的相對分子質量(Mn)的變化,也可以得到類似的結論,如下圖所示。

 

無機填料對老化的影響如何?納米級會更好嗎?

 

以上是兩種微觀角度的表征結果,為了更直觀的感知無機填料對PP的老化影響,我們通過加速老化試驗研究了碳酸鈣填充PP在老化后的宏觀外觀變化。下圖中,左圖是未進行紫外光穩定改性的試樣,右圖是經過紫外光穩定改性的試樣。盡管碳酸鈣對PP具有老化加速破壞的負面影響,但通過紫外光穩定改性后,可顯著改善這種不良影響并有效延緩PP的老化。

 

無機填料對老化的影響如何?納米級會更好嗎?

 

實際生產生活中,不同高分子材料及其制品所處的環境條件是不同的,因此在不同的應用場合下,對所用材料的抗老化要求不同。如:(1)有的客戶需要解決材料在儲存過程中的變色老化問題;(2)有的客戶需要解決材料在擠出抽粒、注塑成型等加工過程中的黃變等老化問題;(3)有的客戶需要解決制品在長期較高溫度環境下使用過程中存在的長期抗熱氧老化問題;(4)還有的客戶需要解決戶外使用環境下制品耐久性的問題等等。但不同客戶對同一種材料的抗老化要求也不同,如有的客戶需要解決高溫下不同時間的熱氧老化問題;有的則需要戶外使用環境條件下不同時間的耐候問題等等,總之,對材料抗老化的要求千變萬化。

 

舉個例子:在實際應用中,為了改善和提高塑料及其制品的光穩定性,就須加入耐候性功能助劑,如紫外線吸收劑、紫外線屏蔽劑、受阻胺光穩定劑等等。而實際情況是單單使用一種助劑達不到預期的抗老化效果,往往需要多種助劑復配協同才能達到目的。但(1)不同高分子材料在結構上具有不同特點、(2)實際應用環境各異、(3)抗老化助劑的各自的功能、特點和優勢不同、(4)不同助劑與材料的相容性及在材料中的遷移性不盡相同、(5)助劑本身的耐加工性、穩定性、環境友好性、性價比不同,助劑間的協同性不同(甚至還是反協同效應)、(6)材料配方中其它材料成分或助劑與抗老化助劑的相互作用和影響也各有差異......。因此,要做好一個材料或產品的抗老化是一個系統工程,需要權衡和考慮各方面的影響因素,才能篩選出適用于某種材料或制品的高效抗老化體系。

 

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來源:高分子材料改性和防老化

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