張東杰，陸書來(lái)，張國(guó)賓，曹志臣

(1.中國(guó)石油吉林石化公司 合成樹脂廠，吉林 吉林 132021；2.中國(guó)石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021；3.中國(guó)石油吉林石化公司 物資采購(gòu)公司，吉林 吉林 132022)

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

G-ABS樹脂膠乳：工業(yè)品，聚丁二烯(PB)橡膠相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%、丙烯腈-苯乙烯共聚物(SAN)：工業(yè)品，w(鍵合丙烯腈)=26.8%、硬脂酸鎂：分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99%，中國(guó)石油吉林石化公司；受阻胺光穩(wěn)定劑(HALS)YS-770、草酰胺類UVA、二苯甲酮類UVA：分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.0%，北京北易化工有限公司。

注塑機(jī)：Is80，日本東芝公司；分光光度色差儀：UltraScan PRO，美國(guó)Hunterlab公司；紅外(IR)光譜儀：Frontier，美國(guó)PerkinElmer公司；洛氏硬度計(jì)：RB2000，美國(guó)Instron公司；光澤度測(cè)量?jī)x：GlossMeter VG7000,日本電色工業(yè)株式會(huì)社。

1.2 試樣制備

配方稱量原料和試劑見表1。利用高速混合機(jī)混勻后，使用雙螺桿擠出機(jī)混煉造粒機(jī)組，熔融擠出切粒，再將粒料80 ℃干燥2 h;利用注塑機(jī)Toshiba Is80,在200 ℃的條件下，將粒料制成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條，用于色差、硬度和光澤度表征及光老化實(shí)驗(yàn)。

表1 HALS與UVA協(xié)同改進(jìn)ABS樹脂抗光氧化性能的配方1)

1) 100質(zhì)量份ABS樹脂中，其它各組分所占的質(zhì)量份。

1.3 光老化的測(cè)試方法

利用色差測(cè)試樣條進(jìn)行自然光老化實(shí)驗(yàn)，將樣條水平放置在室內(nèi)陽(yáng)光充足、日照時(shí)間長(zhǎng)的窗臺(tái)上，每隔一定時(shí)間，測(cè)試日光照射面的色差變化。

1.4 性能測(cè)試與分析

黃色指數(shù)按GB2409—1980測(cè)試；洛氏硬度按ASTM D-785-2008(R標(biāo)尺)測(cè)試；紅外光譜：分辨率4 cm-1，掃描次數(shù)：2次，掃描范圍650～4 000 cm-1。表面光澤度(測(cè)量角度為45°)按ASTM D523要求測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 黃色指數(shù)隨光老化時(shí)間的變化

添加HALS和不同UVA的ABS樹脂黃色指數(shù)隨光老化時(shí)間的變化情況見圖1。

光老化時(shí)間/月圖1 ABS樹脂試樣黃色指數(shù)隨光老化時(shí)間的變化

由圖1可見，所有試樣在光老化1～2個(gè)月時(shí)，黃色指數(shù)都出現(xiàn)顯著下降，這是由于在此期間同時(shí)發(fā)生了光化學(xué)漂白作用與光老化作用，其中，不可逆的光化學(xué)漂白作用占明顯優(yōu)勢(shì)[4-5]。在光老化2～4個(gè)月時(shí)間段內(nèi)，各試樣的黃色指數(shù)均保持平穩(wěn)，說(shuō)明在此期間的光化學(xué)漂白與光老化變黃的效果處于相持階段，使得產(chǎn)品外觀顏色不變；但是，光老化4個(gè)月以后，各試樣的黃色指數(shù)變化程度明顯不同，其中1#、2#試樣顯著上升，3#也表現(xiàn)出小幅度上升，而4#與5#試樣的黃色指數(shù)在此期間表現(xiàn)較為平穩(wěn)，說(shuō)明這兩個(gè)樣品的抗光氧老化性能優(yōu)于1#、2#與3#試樣。

對(duì)于添加了HALS與UVA的4#、5#試樣，均表現(xiàn)出優(yōu)于2#、3#試樣的抗光氧老化性能，說(shuō)明HALS與UVA具有良好的協(xié)同作用。其中，受阻胺官能團(tuán)屬于脂環(huán)胺類架構(gòu)，有氧狀態(tài)下，吸收光能后，可轉(zhuǎn)變?yōu)榈踝杂苫鵑O·，其可以捕獲材料光降解產(chǎn)生的烷基自由基，同時(shí)，這些氮氧自由基在光穩(wěn)定過程中，具有再生功能，可抑制連鎖反應(yīng)；另外，HALS中的氮原子具有與金屬離子配位的孤對(duì)電子，能與材料中的金屬離子配位，使其鈍化，達(dá)到保護(hù)材料的目的。同時(shí)，其產(chǎn)生的NO·可以吸收300～320 nm的紫外光，導(dǎo)致哌啶環(huán)的斷裂及進(jìn)一步變化。所以，HALS與二苯甲酮類或草酰胺類UVA并用，表現(xiàn)出良好的抗光氧化協(xié)同作用，提高了ABS樹脂抗光氧化的能力。

2.2 光老化試樣的IR吸收指數(shù)

試樣編號(hào)圖2 光老化6個(gè)月后，各ABS樹脂試樣的CO和PB相C—H的IR吸收指數(shù)

試樣編號(hào)圖3 光老化6個(gè)月后，ABS樹脂試樣苯乙酮和C≡N的IR吸收指數(shù)

2.3 光氧老化后的光澤度和洛氏硬度

ABS樹脂的光老化主要發(fā)生在試樣的表面，使得表面產(chǎn)生褪色、交聯(lián)、裂紋等現(xiàn)象，導(dǎo)致材料的物理性能發(fā)生改變，例如，表面硬度增加，光澤度下降等[11-12]。ABS樹脂試樣光氧老化6個(gè)月后的硬度增加量及光澤度見圖4。

試樣編號(hào)圖4 光老化6個(gè)月后，ABS樹脂試樣的洛氏硬度變化及光澤度

另外，圖4顯示1#空白樣的光澤度最低，說(shuō)明其表面龜裂嚴(yán)重，抗光老化性能最差。添加UVA的2#和3#試樣的光澤度略優(yōu)于1#試樣，表明UVA有效提高了試樣的抗光氧老化性能，降低了試樣表面的龜裂程度；與1#、2#和3#相比，HALS與UVA良好的抗光氧老化協(xié)同作用大幅度改善了4#和5#試樣的光澤度。其中，5#試樣的HALS與草酰胺類UVA的協(xié)同效果最突出，對(duì)該試樣表面進(jìn)行了最有效的保護(hù)。

3 結(jié) 論

參 考 文 獻(xiàn)：

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