1.抗沖擊聚苯乙烯 (HIPS)
與未改性聚苯乙烯相比,苯乙烯-丁二烯共聚物對(duì)氧化作用的敏感性要大得多,這
是由于共聚物中聚丁二烯鏈段的不飽和雙鍵較容易被氧化而造成的。該共聚物一旦被氧
化就會(huì)出現(xiàn)泛黃現(xiàn)象,力學(xué)性能隨之也會(huì)下降。
用于抗沖擊聚苯乙烯的抗氧劑,主要有 2,6-二叔丁基對(duì)甲酚 (BHT)、3-(3,5-
二叔丁基-4-羥基苯基) 丙酸十八烷基酯、1,1,3-三 (5-叔丁基-4-羥基-2-甲基苯基)
丁烷、硫代二丙酸二月桂基酯和磷酸三 (正)戊酯 (TNPP,偶爾使用)等。用于抗沖
擊聚苯乙烯抗氧劑的用量,一般為 0.1% ~0.25%。
(1)關(guān)于抗氧劑的使用問題 早先,抗氧劑用于高聚物生產(chǎn)最后的造粒工序,且
通常又與潤(rùn)滑劑、顏料及其他必要的添加劑一起摻合施用。近年來,在聚合反應(yīng)初期就
開始投加抗氧劑的辦法愈加普遍推廣。后者實(shí)際上是把抗氧劑投加在聚丁二烯的苯乙烯
溶液中,而后進(jìn)行共聚反應(yīng)。這種施用抗氧劑方法的主要優(yōu)點(diǎn)是便于精確計(jì)量,并可確
保均勻的分散,同時(shí)又可防止不穩(wěn)定的橡膠相在合成階段可能出現(xiàn)的氧化反應(yīng)和過度的
交聯(lián)作用,從而改善了高聚物在成型加工期間和最終制品應(yīng)用階段的抗氧化性能。采用
這種抗氧劑施用方式的先決條件是不能影響正常的聚合反應(yīng),也不能對(duì)所生成高聚物的
相對(duì)分子質(zhì)量、支化度等性能參數(shù)造成不利的影響。同時(shí),為了降低在單體回收階段出
現(xiàn)的損失和避免影響回收單體的質(zhì)量,應(yīng)考慮選用高分子量的抗氧劑。因此,揮發(fā)性較
大且容易生成帶色氧化產(chǎn)物的 BHT(2,6-二叔丁基對(duì)甲酚)就不適合作為抗沖擊聚苯乙
烯的抗氧劑。
(2)抗沖擊聚苯乙烯的熱氧化性能 抗沖擊聚苯乙烯,一般是在 220~260℃的溫
度條件下成型加工的。受到熱氧化破壞的結(jié)果主要表現(xiàn)在出現(xiàn)泛黃和沖擊強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率
等力學(xué)性能的降低。在邊角廢料回收再加工時(shí),高聚物性能受影響的程度更為突出。
抗沖擊聚苯乙烯老化試驗(yàn)所采用的溫度,通常為 80℃或 150~160℃。凡抗泛黃能
力強(qiáng)的穩(wěn)定處理體系,其試樣同時(shí)也能保持較高的沖擊強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能。在理
論研究中,??赏ㄟ^羰基的紅外吸收峰來判斷和評(píng)價(jià)高聚物的氧化穩(wěn)定性和抗氧劑的作
用效果。
2.通用聚苯乙烯 (GPPS)
聚苯乙烯在惰性環(huán)境中受熱可產(chǎn)生降解。降解結(jié)果表現(xiàn)為高聚物溶液粘度降低,并
生成苯乙烯單體和齊聚物等降解產(chǎn)物。在氧化條件下,未改性的聚苯乙烯屬于比較穩(wěn)定
的高聚物,因此在許多應(yīng)用領(lǐng)域并不需要添加抗氧劑進(jìn)行穩(wěn)定處理。然而,重復(fù)加工
(如真空成型的泡沫制品在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量邊角料就要進(jìn)行回收和再加工)卻會(huì)
使高聚物氧化變質(zhì),經(jīng)此氧化降解后,結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)高聚物熔體指數(shù)的增大和制品脆化
現(xiàn)象。這時(shí),采用 3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯進(jìn)行穩(wěn)定處理是有
效的,其用量最多為 0.15%。必要時(shí),可并用亞磷酸酯或膦酸酯以改善其色調(diào)。
聚苯乙烯對(duì)光氧化作用較為敏感。經(jīng)光氧化作用后,可出現(xiàn)泛黃和脆化現(xiàn)象,其
中,苯乙烯單體是造成泛黃的肯定因素。3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷
基酯穩(wěn)定劑可在一定程度上提高聚苯乙烯的光穩(wěn)定性。如果并用紫外線吸收劑則可獲得
協(xié)同增效的作用。
3.苯乙烯-丙烯腈共聚物 (SAN樹脂)
SAN樹脂與未改性的聚苯乙烯情況不同,SAN樹脂在惰性條件下,早在熱加工期
間就可出現(xiàn)色污。經(jīng)再次加工,可觀察到樹脂的熔體指數(shù)明顯上升。這個(gè)結(jié)果表明高聚
物已出現(xiàn)降解并導(dǎo)致相對(duì)分子質(zhì)量降低。這種現(xiàn)象起因于非氧化的化學(xué)反應(yīng),所以外加
抗氧劑的效果就要受到限制。但是,如果采用亞磷酸酯[如亞磷酸三 (2,4-二叔丁基苯
基)酯]與酚類抗氧劑[如 3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯]并用,
就有可能使樹脂在注塑加工 (加工溫度為 230~250℃)時(shí)出現(xiàn)的泛黃現(xiàn)象降低到一定
程度。與未進(jìn)行穩(wěn)定處理的空白試樣相比,采用抗氧劑 (總用量為 0.1% ~0.2%)穩(wěn)
定處理的試樣,經(jīng)熱加工后,其黃度指數(shù) (按美國(guó) ASTMD1925—70標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定)可降低
2~5。
4.苯乙烯類熱塑性彈性體
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物 (SBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物 (SIS)
等熱塑性彈性體,因分子鏈中都含有不飽和的柔性鏈段,所以對(duì)氧化作用的敏感性與苯
乙烯-聚丁二烯接枝共聚物是一樣的。這些高聚物的應(yīng)用領(lǐng)域主要是鞋底、滑雪鞋和襯
墊。為滿足這些制品的性能要求,可通過摻混聚苯乙烯、環(huán)烷油和碳酸鈣、二氧化硅等
填充劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整配合。
(1)苯乙烯類熱塑性彈性體在合成期間的穩(wěn)定處理 苯乙烯類熱塑性彈性體通常
是在脂肪烴中進(jìn)行溶液聚合而制得。這類高聚物在合成的后期工序 (如汽提、干燥等)
中,可出現(xiàn)自身的自動(dòng)氧化作用,并導(dǎo)致高聚物產(chǎn)生色污和熔體指數(shù)的增大。因此,在
這些工序之前就應(yīng)對(duì)高聚物溶液施用抗氧劑,同時(shí),要求抗氧劑溶于聚合的溶劑。實(shí)際
采用的抗氧劑多是一些受阻酚類化合物,且常并用磷酸三戊酯 (TNPP),總用量約為
0.5%。其中,作為主抗氧劑應(yīng)用的有 2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、1,1,3-三(3,5-二叔丁
基-4-羥基芐基)苯、3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯。作為增效劑的
有亞磷酸三 (壬基苯基)酯。其中,2,6-二叔丁基對(duì)甲酚在高聚物的干燥和合成的后
期工序中會(huì)有部分的揮發(fā)損失。為此,常采用低揮發(fā)度的較高分子量的酚類抗氧劑以減
少這種揮發(fā)損失。這種高分子量抗氧劑因揮發(fā)度低,故在制品的成型加工期間及其最終
應(yīng)用過程中仍然可以起到一定的保護(hù)作用。評(píng)價(jià)這類抗氧劑的作用效果,常采用布拉本
德塑性儀在 150~200℃條件下進(jìn)行試驗(yàn),也可在 60~80℃條件下進(jìn)行老化試驗(yàn)。
(2)苯乙烯類熱塑性彈性體的長(zhǎng)效穩(wěn)定處理 苯乙烯類熱塑性彈性體及其配合物
的長(zhǎng)期老化性能,可采用 70~80℃溫度下進(jìn)行的老化試驗(yàn)予以評(píng)定。常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)
主要是拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和色污程度等。用于此類熱塑性彈性體及其配合物的長(zhǎng)效熱穩(wěn)
定劑,主要有高分子量的酚類抗氧劑,同時(shí)也可并用硫代二丙酸二月桂基酯 (DLT
DP)、總用量可達(dá) 0.8%。可選用的主抗氧劑有 1,1,3-三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)
苯、二 (3-叔丁基-4-羥基-5-甲苯基)雙環(huán)戊二烯、2,4-二辛巰基-6-(3,5-二叔丁基-
4-羥基苯胺基) 對(duì)稱三嗪、四 3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基) 丙酸季戊四醇酯、3-
(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯、2,2′-亞甲基-雙 (4-甲基-6-叔丁基苯
酚)、2,2′-亞甲基-雙 (4-甲基-6-壬基苯酚)、2,2,4-三甲基-1,2-二羥基喹啉聚合物
等。作為輔抗氧劑的有硫代二丙酸二月桂基酯和二丁基二硫代氨基甲酸鋅 (butylzi
mate)等。其中,二丁基二硫代氨基甲酸鋅輔抗氧劑主要是用于作為粘合劑的熱塑性彈
性體。亞甲基雙酚和芳香胺類化合物也是很有效的抗氧劑,但這些抗氧劑可導(dǎo)致基質(zhì)出
現(xiàn)色污,所以不能用于淺色的制品。
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