材料在使用过程中不可避免地会受到光照、高温和湿气等环境因素的影响，这种影响的结果一般会导致材料外观及力学性能的恶化，因此，常将这种恶化现象称为老化。紫外加速老化试验可模拟太阳光中的紫外线对材料的破坏作用，用数天或数周的时间可重现户外数月乃至数年出现的危害，可帮助选择新材料以及评价材料配方对耐久性的影响，达到验证材料性能的目的。
聚丙烯(PP)具有良好的综合性能，被广泛应用于汽车内、外饰件。但 PP也存在韧性差、成型收缩率大等缺点，因此需要对 PP 进行改性，而复合则是改性中最简便有效的方法之一。滑石粉是一种由层状硅酸盐晶体组成的矿物，不但能够显著提高 PP 制品的刚性、表面硬度、耐热性、尺寸稳定性，还可以提高结晶性、细化晶粒，亦能提高 PP 的透明性。抗氧化剂具有抗氧化及金属离子减活化双重功能，用于 PP 材料中可显著降低材料在加工和使用过程中的氧化降解及抑制金属离子的催化氧化作用，是汽车零部件及各种高分子材料制品的优良稳定剂。
在过去的研发中，对紫外老化方面的研究并不多，也不够全面系统。但是，随着大气条件的不断变差，为了获得更加稳定可靠的材料，有必要进行紫外加速老化对材料性能影响的试验研究。本文研究了不同种类滑石粉及抗氧化剂含量对 PP 老化性能的影响。
1、实验
滑石粉粒径不同，质量分数都为 20%，样品信息如表 1 所示。抗氧化剂 MD-697 填充滑石粉/PP 材料，采用不同剂量抗氧化剂，样品信息如表 2 所示。
1.2 QUV 老化试验方法
试验参照标准 ASTM G154-06 非金属材料紫外荧光暴露试验方法，如表 3 所示。
1.3 色差仪观察颜色变化
用色差仪观察样品表面颜色变化，测量条件为 D65 标准光源，10º 视角，选用 CIELAB 色差公式。
1.4 光泽度的测定
采用光泽度仪测定样品表面光泽度，黑色底板作为样品背衬，D65 标准光源，入射角为 60º。
2、结果与讨论
2.1 颜色变化
聚合物和添加剂的变化均可以影响到材料颜色的变化，如变黄、色相变化等。图 1 为分别添加了不同类型滑石粉的 PP 样品在不同辐照度水平下的颜色变化ΔE值的变化趋势。
由图1可以看出，在相同的辐照度水平下，四种不同滑石粉添加剂对PP材料的抗光老化性能影响明显，随着滑石粉粒径的减小，样品的色差主要呈现变大的趋势，如 1#样品老化后的ΔE 值为2.7，而4#样品的ΔE值则接近7；随着辐照度水平的增加，同一样品的色差随之增大，即颜色变化更加明显，样品表面也随之恶化。这是因为滑石粉中含有的金属离子在紫外加速老化过程中，易成为引发源引发光氧化反应，导致材料的光氧降解，使固体聚合物相对分子质量降低，同时引起材料表面的变色、失光、粉化、开裂等现象。同时，滑石粉粒径越小，比表面积越大，越容易导致热稳定性的降低。
图 2 PP-AgingⅡ样品的颜色变化E 值随辐照度的变化趋势
图2为三种不同粒径滑石粉的 PP 填充材料分别添加了不同含量抗氧化剂后在不同辐照度水平下的颜色变化ΔE值的变化趋势。由图2 可以看出，随着抗氧化剂含量的增加，样品的色差反之变大；而随着辐照度水平的增加，不同的样品其颜色变化表现了不同的趋势，其中，抗氧化剂含量为 1%的样品主要呈现 出随着辐照度的提高，其色差ΔE快速增大，而随着抗氧化剂含量的减小，色差ΔE呈缓慢变化的趋势，即样品颜色变化不明显。这是因为抗氧化剂一方面与滑石粉/PP 中的金属离子形成了稳定性高的络合物，使金属离子失去活性，大大降低了材料的光氧降解；另一方面紫外加速老化过程中，过量的抗氧化剂亦可能成为一种光氧化反应的引发源，使 PP 材料更易吸收紫外线而被激发降解。
2.2 光泽度变化
表 4 显示了添加不同种类滑石粉的 PP 样品表面光泽度随辐照度水平的变化。由表 4 可以看出， 在不同的辐照度水平下， 样品的失光度随着辐照度水平的增加而增大， 而且滑石粉的种类对光泽度变化的作用 影响不明显。
表 5 显示了不同含量抗氧化剂下样品的失光度随辐照度水平的变化。与表 4 相似，随着辐照度水平的提高，样品的光泽度下降，且失光度增大；而对同一种类滑石粉的样品，随着抗氧化剂含量的加大，失光度反而降低，可见，抗氧化剂有利于样品的光泽度保持。
3、结论
通过观察材料紫外加速老化后的颜色变化与光泽度变化，可知，不同种类滑石粉对 PP 材料的颜色变 化影响较大，1#样品的颜色保持性能明显优于 4#样品，而滑石粉的种类对光泽度的作用不明显。添加有少量抗氧化剂的滑石粉/PP 材料，其颜色变化均随着抗氧化剂含量的增加而变大，而光泽度变化则随抗氧化 剂含量的增加而减小。由此可见，添加剂及其剂量对 PP 材料的老化性能影响明显。究其原因，第一，滑石粉粒径越小，比表面积越大，越容易导致热稳定性的降低第二，滑石粉中含有的金属离子在紫外加速老化过程中，易成为引发源引发光氧化反应，导致材料的光氧降解，使固体聚合物相对分子质量降低，同时引起材料表面的变色、失光、粉化、开裂等现象；第三，抗氧化剂一方面可与PP/滑石粉中的金属离子形成稳定性高的络合物，使金属离子失去活性，大大降低了材料的光氧降解；第四，抗氧化剂残余亦可能成为一种光氧化反应的引发源，使 PP 材料更易吸收紫外线而被激发降解。
此外， 紫外加速老化试验可快速获取材料的光老化性能，然而此试验所取得的数据是相对的，且重复性与再现性差，只能判定同一批同类材料之间的耐候性优劣。
