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无机填料对老化的影响如何?纳米级会更好吗?

嘉峪检测网        2022-08-24 20:56

碳酸钙等无机填料是塑胶材料中常常使用的粉体填充组分,尤其是在高填充时,可以起到降低成本的作用。此外,在降本之外,还可赋予某类塑料制品以珠光效果,发挥其功能性作用。但在某些使用环境条件下如户外,其对材料老化的影响也需要关注并值得探讨,以下主要暂以碳酸钙为例。

 

下图是纯PP树脂、纳米碳酸钙填充PP和微米碳酸钙填充PP随着老化天数的增加,其羰基指数的变化。由图可知,随着老化时间的延长,三个试样的羰基指数均呈增加趋势;碳酸钙的存在,无论是纳米碳酸钙还是微米碳酸钙,均会加速PP的老化;且纳米碳酸钙对老化的加速效应更强。

 

无机填料对老化的影响如何?纳米级会更好吗?

 

此外,通过比较添加了纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的两种PP试样在老化前后的相对分子质量(Mn)的变化,也可以得到类似的结论,如下图所示。

 

无机填料对老化的影响如何?纳米级会更好吗?

 

以上是两种微观角度的表征结果,为了更直观的感知无机填料对PP的老化影响,我们通过加速老化试验研究了碳酸钙填充PP在老化后的宏观外观变化。下图中,左图是未进行紫外光稳定改性的试样,右图是经过紫外光稳定改性的试样。尽管碳酸钙对PP具有老化加速破坏的负面影响,但通过紫外光稳定改性后,可显著改善这种不良影响并有效延缓PP的老化。

 

无机填料对老化的影响如何?纳米级会更好吗?

 

实际生产生活中,不同高分子材料及其制品所处的环境条件是不同的,因此在不同的应用场合下,对所用材料的抗老化要求不同。如:(1)有的客户需要解决材料在储存过程中的变色老化问题;(2)有的客户需要解决材料在挤出抽粒、注塑成型等加工过程中的黄变等老化问题;(3)有的客户需要解决制品在长期较高温度环境下使用过程中存在的长期抗热氧老化问题;(4)还有的客户需要解决户外使用环境下制品耐久性的问题等等。但不同客户对同一种材料的抗老化要求也不同,如有的客户需要解决高温下不同时间的热氧老化问题;有的则需要户外使用环境条件下不同时间的耐候问题等等,总之,对材料抗老化的要求千变万化。

 

举个例子:在实际应用中,为了改善和提高塑料及其制品的光稳定性,就须加入耐候性功能助剂,如紫外线吸收剂、紫外线屏蔽剂、受阻胺光稳定剂等等。而实际情况是单单使用一种助剂达不到预期的抗老化效果,往往需要多种助剂复配协同才能达到目的。但(1)不同高分子材料在结构上具有不同特点、(2)实际应用环境各异、(3)抗老化助剂的各自的功能、特点和优势不同、(4)不同助剂与材料的相容性及在材料中的迁移性不尽相同、(5)助剂本身的耐加工性、稳定性、环境友好性、性价比不同,助剂间的协同性不同(甚至还是反协同效应)、(6)材料配方中其它材料成分或助剂与抗老化助剂的相互作用和影响也各有差异......。因此,要做好一个材料或产品的抗老化是一个系统工程,需要权衡和考虑各方面的影响因素,才能筛选出适用于某种材料或制品的高效抗老化体系。

 

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来源:高分子材料改性和防老化