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共聚甲醛颜色稳定性能的研究认领

被引量： 7

作者：

汤思聪

学位授予单位：

四川大学

摘要：

作为常用的工程塑料，聚甲醛在高温和长期工作状态下，容易发生颜色变化，影响制品外观和使用性能，因此，研究聚甲醛树脂的变色机理和颜色稳定性具有重要意义。本文通过在聚甲醛中引入不同助剂的方法，证明了助剂是导致聚甲醛黄变的主要因素，其中抗氧剂Irganox1010对聚甲醛颜色稳定性影响最大。在聚甲醛中单独使用抗氧剂Irganox1010时，初次挤出后，黄色指数为9.04，室温放置20天后黄色指数增大到14.62，烘箱老化7天后黄色指数为24.25。未加助剂的聚甲醛树脂本身室温放置不会发生严重变色，但是在烘箱老化2天后粉化，丧失机械性能。使用甲醛吸收剂三聚氰胺、抗氧剂Irganox1010等虽然提高了聚甲醛体系的热稳定性能，但也是引起树脂变色的主要因素。含有不同单一添加剂的聚甲醛样品避光放置和见光放置以及无氧环境放置的实验结果表明，只有在见光放置条件下，样品的黄色指数才会发生明显变化，特别是使用抗氧剂Irganox1010的聚甲醛体系黄色指数增幅最大。表明聚甲醛室温下的黄变行为是体系中助剂在光氧条件下的变化过程。通过在体系中使用不同的金属硬脂酸盐，发现硬脂酸盐的金属部分是决定其性能的关键，并且当金属离子部分为稳定性更高的钙、镁时，对聚甲醛的黄色指数影响较小。使用金属离子含量不同的硬脂酸钙的结果表明，体系中金属离子的含量也影响聚甲醛的颜色稳定性能。在聚乙烯中使用稳定助剂体系，室温放置后黄色指数没有变化，但是在聚甲醛中，室温放置后黄色指数显著增加，说明聚甲醛树脂中的甲醛、甲酸含量对助剂的变色也有一定影响。因此，聚甲醛的室温黄变机理是抗氧剂Irganox1010、树脂中的甲醛、甲酸、金属离子在光氧环境中综合作用的结果。为了减轻由甲酸吸收剂带来的金属离子对聚甲醛颜色稳定性能的影响，本文将金属减活化剂引入聚甲醛体系，研究了金属减活化剂与不同酸吸收剂配合使用的效果。试验结果表明，当酸吸收剂为氢氧化镁时，使用金属减活化剂MD697和HOSTANOX OSP1都改善了体系的颜色稳定性能，在高温环境下，后者的效果更理想，室温环境中则差别不大。将金属减活化剂HOSTANOX OSP1与不同硬脂酸钙并用时，与金属离子含量较高的普通硬脂酸钙配合使用的效果优于单独使用普通硬脂酸钙。当与酸吸收剂CT-200并用时，没有改善聚甲醛体系的颜色稳定性能。抗氧剂的结构，特别是酚羟基的结构对聚甲醛的颜色稳定性能有很大影响。用抗氧剂Irganox245替换抗氧剂Irganox1010后，聚甲醛的黄变程度明显减小，初次挤出后黄色指数为8.44，室温放置后黄色指数基本不变，为8.75，烘箱老化后黄色指数增幅也较小，为18.36。将单独使用抗氧剂Irganox1010的聚甲醛样品经过室温老化和烘箱老化处理，用氯仿抽提24小时后旋转蒸发浓缩完全去除氯仿，用氘代氯仿溶解进行核磁氢谱测试。结果表明，聚甲醛在室温和烘箱环境中的变色机理有一定差别，并且证实了聚甲醛的黄变是由抗氧剂的消耗以及体系中生成的烯烃结构引起的。并且在高温环境中，聚甲醛中抗氧剂的消耗更快，生成变色产物更多。试验结果表明，可以通过选择合适的辅助助剂体系，与抗氧剂Irganox1010配合使用，改善聚甲醛的颜色稳定性能。选择三聚氰胺和尼龙树脂粉PA6并用作为甲醛吸收剂，提高了三聚氰胺在体系中的相容性。选择分子筛CT-200作为甲酸吸收剂，改善了体系的颜色稳定性。选择GMS代替EBS作为润滑剂，没有影响聚甲醛的脱模性能，缓解了使用EBS时体系严重的黄变问题。通过调节聚甲醛体系的酸碱环境，可以改善聚甲醛的颜色稳定性能。当使用酸性最弱的硼酸时，聚甲醛的颜色稳定性大幅提高，初次挤出后黄色指数仅为6.94，室温放置20天后为8.55，烘箱老化7天后为16.85。当使用碱性最强的氢氧化钠时，聚甲醛的黄色指数明显增大，初次挤出后黄色指数为15.38，室温放置20天后，黄色指数为16.94，烘箱老化7天后黄色指数为57.76。辅助抗氧剂和抗氧剂并用可以改善聚甲醛的颜色稳定性。在助剂体系中引入辅助抗氧剂619，适当增加酸吸收剂的用量，明显改善了聚甲醛体系的颜色稳定性能，同时老化20天后样品的机械性能没有发生劣化。通过各种助剂和抗氧剂Irganox1010的并用，得到了合适的共稳定助剂体系，加入增白剂后，完全可以满足商用聚甲醛的外观色泽要求，并且保持了聚甲醛的机械性能和热稳定性能。研究助剂在体系中的分散情况发现，采用不同的混合方式对助剂效用的发挥有很大影响。将助剂和聚甲醛粉料分别采用高速混合和低速混合的方法混合后挤出造粒，进行各项表征，测试结果表明，经过高速混合后，助剂在体系中分散更理想，所得粒料注塑时充模充分，老化后黄色指数增幅较小，热稳定性能和颜色稳定性能较好。

摘要译文

关键词：

聚甲醛; 颜色稳定性; 抗氧剂Irganox1010; 硼酸; 变色机理

学位年度：

2007

学位类型：

硕士

学科专业：

高分子材料

导师：

向明

中图分类号：

TQ322.3[工程塑料⑨]

学科分类号：

080501[材料学];081702[化学工艺]

D O I：

10.7666/d.y1212740