聚丙烯老化原因及抗老化探索

聚丙烯老化原因及抗老化探索

一、聚丙烯老化机制

聚丙烯老化是在生产制造、存储、运输和应用等环节中，受光、热和化学催化等的综合性的作用，化学构成部分及其物理结构出现显著改变，特性对应降低的状况。当中，光和热是对聚丙烯老化起关键作用的两类原因，分別称之为光氧老化和热氧老化，这些均可以使聚丙烯自动出现催化氧化反应。聚丙烯老化主要有四类改变，即外观、物理性能、力学特性和电学特性的改变，因此较大的程度上局限了其在户外应用。

总体来说，聚丙烯老化机制和聚合物的氧化降解一样，是由自由基引起的连锁化学反应，主要包括链引发、链增长、链终止和链阻化这4个环节。主要环节如下边这几个流程：链引发：在外界光、热的的作用下，聚丙烯化学结构中的叔碳原子结构出现氧化反应形成自由基。

RH————→R•

RH+O2→R•+HO2•

链增长：因为自身出现的催化反应，造成自由基被分解成过氧化的自由基和大分子过氧化物，而后者又分解成自由基，并与聚合物出现反应，因此导致反应始终持续向下延续。

R•+O2→RO2•

RO2•+RH→ROOH+R•

ROOH→RO•+•OH

ROOH+RH→RO•+R•+H 2O

RO•+RH→ROH+R•

链终止：待自由基相互间彼此相结合形成了稳定性的产物后，链反应才会从此停止。

R•+R•→R—R

R•+RO2•→ROOR

RO2•+RO2•→ROOR+O2

链阻化：在紫外线照射下，化学键能量做到阈值时，有可能断裂或被活化。活跃的官能团容易与氧气出现反应而造成聚丙烯的老化。

ROO•(RO•HO•等)+AH→ROOH+A•(AH为抗氧化剂)

二、抗老化聚丙烯的研究成果

针对聚丙烯老化造成失效的问题，世界各国的领域专家近些年的科研焦点主要是聚集在：紫外老化、热氧老化、抗老化和老化机制等方面。聚丙烯做为改性高分子材料的代表，具备优良的全面性能。尤其是当其运用于户外产品或是某些非常态环境情况下时，聚丙烯独有的分子结构造成易于氧化降解，大大的局限了其应用范畴并减低了产品特性。研究人员看到在相应剂量内抗氧化剂能够提升聚丙烯的稳定性，超出相应剂量易引起光氧化反应，造成材料的光氧降解。

将表面接枝聚丙烯腈(PAN)的纳米TiO2与聚丙烯共混制取了PP/纳米TiO2-g-PAN复合材料，看到这其中的纳米TiO2可以吸收和反射紫外光，PAN中的氰基在光、氧的功效下产生的不饱和六元环状结构能够提升材料的耐热稳定性能、力学特性和抗紫外老化特性。

从紫外线对聚丙烯的加速老化试验中看到，紫外光照会造成聚丙烯纤维分子质量和取向度显著降低。将纳米TiO2接枝在聚甲基丙烯酸(PMA)的表面，并运用于聚丙烯中，看到表面接枝可以改进TiO2的分散均匀性并提升聚丙烯的抗紫外老化特性。在聚丙烯中添加碳酸钙会降低羧基的产生，进而提升聚丙烯的抗光老化水平。利用对无规共聚聚丙烯进行热氧加速老化科研，看到伴随溫度的升高，老化水平加重，对结晶结构的破坏水平也会增大。将改性纳米SiO2与聚丙烯纤维共混，看到其对聚丙烯纤维的抗老化特性具备优良的改进功效。

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