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由于聚丙烯(PP)生产原料易得且价格低廉,易加工,具有优良的物理和化学性能,使得其应用领域越来越广泛。但由于其结构中存在活泼的叔碳氢原子,使得其耐紫外光性能较差。针对PP易老化这个因素,本文主要研究了结构,紫外光吸收剂,填料,紫外光吸收剂、受阻胺类光稳定剂和填料复配体系对聚丙烯树脂的紫外光降解性能,选用了二苯甲酮类紫外光吸收剂UV531和苯并三唑类紫外光吸收剂UV326两种不同的紫外光吸收剂;碳酸钙、滑石粉和绢云母三种不同的填料;最后选用出对其性能较优异的UV531、云母和受阻胺类光稳定剂C944进行复配,以期制备出价格低廉、耐紫外光性能较优异的PP复合材料。 首先,研究了均聚聚丙烯(PPH)、嵌段共聚聚丙烯(PPB)和无规共聚聚丙烯(PPR)三种不同PP的耐紫外光性能。研究结果显示:PPH、PPB和PPR三种聚丙烯的粒料中,PPR中含有较多的抗氧剂,但抗氧剂对PP的耐紫外光老化性能并没有大的影响;三种PP老化后均出现羰基峰,且随着老化时间的延长,三种结构PP的羰基含量增大。随着紫外光辐照时间的增加,PPB的拉伸强度下降幅度最小为28.1%,三种PP的断裂伸长率到200h已基本为零,失去其使用价值。同时结合体视显微镜照片可见,PPB并没有出现明显裂纹。因此三种PP中,PPB的耐紫外光性能较好;PPH、PPB和PPR三种PP紫外光辐照400h后结晶度均增大。PPH在紫外光辐照前后以α晶型为主,复合少量β晶型;PPB在紫外光辐照前只有α晶型,辐照后出现β晶型;然而PPR在紫外光辐照前后均只出现α晶型。 其次,通过加入UV531和UV326两种紫外光吸收剂,研究PP的耐老化性能。结果表明:添加UV326不同结构的PP的羰基指数随辐照时间的增加而增大,而添加UV531基本羰基指数基本保持不变;在体视显微照片中,在相同的老化时间下,添加UV531的PP的裂纹比添加UV326的少,同时出现裂纹的时间也相对较长。因此,紫外光吸收剂UV531对于PP的耐紫外光性能较UV326好。 考虑到实际的生产应用价值,选择碳酸钙、滑石粉和绢云母研究填料对PP的耐紫外光老化性能的影响。实验结果表明:由不同填料/PP复合材料扫描电子显微镜(SEM)图中,碳酸钙呈不规则的多边形,滑石粉和绢云母呈片层结构;碳酸钙与PP基材的相容性不好,出现少量团聚。片层结构的滑石粉和绢云母被PP基材包覆,相容性较好;在碳酸钙、滑石粉和绢云母三种填料中,绢云母填充PP的耐紫外光性能较好,滑石粉次之,碳酸钙较差。 最后,选用出对PP体系耐紫外光性能较好的紫外光吸收剂UV531、填料云母,并采用受阻胺类的光稳定剂C944进行复配,其结果如下:添加紫外光吸收剂UV326和云母、UV531和云母、UV531、云母和受阻胺类稳定剂C944的三种复配体系中,UV531、云母和C944复配体系的羰基指数在三种复配体系中最小;同时结合其拉伸强度在老化800 h的老化过程中基本保持不变,说明在三种复配体系中UV531、云母和C944对均聚PP、嵌段共聚PP和无规共聚PP的紫外光降解性能较好,紫外光吸收剂UV531和受阻胺类光稳定剂C944在并用过程中出现协同作用,有助于PP的耐紫外光性能;PP复合体系经过老化400h,第一次熔融曲线的结晶度都增大,说明PP复合体系的老化过程是先促使PP晶体中结晶不完善的晶体结晶,在老化过程中使得结晶度增大,结合羰基指数的分析测试,再随着老化时间的增加,出现链段的断裂。同时三种PPH、PPB和PPR复合体系中,无规共聚结构的结晶度较低约为25%左右,说明其结晶不完善,在PPR复合体系的第一次熔融曲线上出现两个峰值温度,是由于其结晶不完善的晶体造成的。