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聚合物的抗氧化降解是高分子材料的重点研究课题之一,其中最有效和方便的抗氧化降解方法是在聚合物中加入抗氧剂。酚类抗氧剂作为主抗氧剂,是所有抗氧剂中性能最好的一类。但其发展缓慢,生产工艺落后,产品质次价高。本研究通过缩聚和酯化工艺合成了杯[n]芳烃、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸酯、没食子酸酯及其相应的分子内复合型含硫抗氧剂,并将其应用于多种聚合物中,通过氧化诱导温度、力学性能、烘箱热老化表面形态和熔融流动指数等测试方法研究其对聚合物的抗氧化性能。具体的研究内容如下:
1、通过缩聚反应合成并表征了杯[4]芳烃(C4)和杯[6]芳烃(C6),并将其应用到聚合物中。DSC结果显示,PP-C4和PP-C6试样的氧化诱导温度比空白PP分别提高了30℃和27℃;LLDPE-C4和LLDPE-C6的氧化诱导温度比空白LLDPE分别提高38℃和45℃;同时C4和C6使EVA的氧化诱导温度分别提高34℃和32℃;研究还可以看出,C6与三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)复配型抗氧剂对PP的抗氧化作用具有协同效应。热烘箱老化表面形态研究表明,纯PP,PP-C4和PP-C6试样的热龟裂时间分别为24h,48h,72h。
2、通过酯化反应合成并表征了3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正丁酯(BB)、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正辛酯(OB)和3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十二酯(DB)。DSC研究表明,PP-BB、PP-OB和PP-DB试样的氧化诱导温度比空白PP分别提高了30℃、35℃和38℃。力学性能测试显示,随着老化时间的增加,PP-BB和PP-OB拉伸强度不断下降,而PP-DB的拉伸强度在老化一段时间后才开始下降。热烘箱老化表面形态研究表明,PP、PP-BB、PP-OB和PP-DB的热龟裂时间分别为24h,36h,60h和108h,熔体流动速率研究表明,PP-BB、PP-OB和PP-DB试样存烘箱老化48h、60h和108h后,其熔体流动速率明显上升。
3、通过酯化反应合成并表征了没食子酸丁酯(BG)、没食子酸辛酯(OG)和没食子酸十二酯(DG)。DSC研究表明,PP-BG、PP-OG和PP-DG试样的氧化诱导温度分别比空白PP提高了72℃、74℃和67℃;研究还表明,BG与168复配型抗氧剂对PP的抗氧化作用有协同效应。力学性能测试表明,PP-BG、PP-OG和PP-DG试样的拉伸强度随老化时间一直非常缓慢地下降,而其冲击强度存老化初期呈上升趋势,随着老化的进行冲击强度下降。熔体流动速率研究表明,PP-BG,PP-OG和PP-DG试样在烘箱老化7天后,其熔体流动速率开始上升。DSC结果显示,纯EVA、EVA.BG、EVA-OG和EVA-DG样品的氧化诱导温度温度分别是214℃、278℃、282℃和283℃,同时,HDPE-BG,HDPE-OG和HDPE-DG的氧化诱导温度比纯HDPE的氧化诱导温度提高55℃,57℃和57℃。
4、通过酯化反应合成并表征了分子内复合型含硫抗氧剂3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十二硫醇酯(DMB)和没食子酸十二硫醇酯(DMG)。DSC研究表明,加有0.4%质量比的DMB和DMG的PP的氧化诱导温度比空白PP分别提高40℃和71℃,结果还表明分子内复合抗氧剂DMB和DMG对PP的抗热氧老化有一定的自协同效应。力学性能研究显示,PP-DMB和PP-DMG试样在老化初期其拉伸强度基本稳定,随着老化的进行其拉伸强度缓慢地下降,同时PP-DMB和PP-DMG的冲击强度随着老化时间的增加先呈上升趋势,而后不断下降。熔体流动速率研究表明,PP-DMB和PP-DMG试样在烘箱老化5d和9d后,其熔体流动速率开始上升。