1.聚丙烯概述

    聚丙烯是五大通用合成樹脂中的一個(gè)重要品種，在國內(nèi)外的發(fā)展均十分迅速。在全球塑料用五大合成樹脂中，聚丙烯的產(chǎn)量占有1/4左右的份額，預(yù)計(jì)2006年世界五大通用合成樹脂的總產(chǎn)能將達(dá)到1億9千萬噸，其中聚丙烯4878萬噸，占總產(chǎn)能的25.6%。而我國2004年聚丙烯樹脂產(chǎn)量為474.88萬噸，進(jìn)口291.4萬噸，出口1.53萬噸，其表觀消費(fèi)量為764.7萬噸，占當(dāng)年全國五大通用樹脂表觀消費(fèi)量總和2954萬噸的25.9%。預(yù)計(jì)到2010年我國聚丙烯樹脂的表觀消費(fèi)量將增加至1080萬噸，較2004年增長40%以上。

2.聚丙烯的老化及耐老化研究

    PP的主鏈上有叔碳原子，在熱、氧、紫外線等外界因素作用下極易發(fā)生化學(xué)變化，其表現(xiàn)為紅外吸收光譜中出現(xiàn)羰基峰，隨后生成過氧化物，斷裂后形成游離基，這些游離基進(jìn)一步引起整個(gè)大分子鏈裂解、支化與交聯(lián)，使PP失去高分子材料的特征，喪失其使用性能。

    宏觀上可以通過PP特性粘度下降或熔體流動(dòng)速率增大而加以判斷。特性粘度下降或熔體流動(dòng)速率增大，意味著聚丙烯分子量變小。例如分子量為27.1萬的PP在310℃的加工溫度下擠出加工三次后，分子量降低至5.23萬。PP主鏈斷裂產(chǎn)生大量游離基，一方面會(huì)繼續(xù)攻擊主鏈上碳原子，導(dǎo)致新的降解反應(yīng)，同時(shí)也還會(huì)伴隨著游離基之間的藕合或交聯(lián)，分子量下降的速度有可能減慢，但材料宏觀上會(huì)變硬和脆化。降解過程中產(chǎn)生的氧化結(jié)構(gòu)（如羰基、過氧化物等），會(huì)進(jìn)一步提高對(duì)光引起降解的敏感性。

    根據(jù)作用機(jī)理不同，抗氧劑可分為游離基鏈反應(yīng)終止劑（主抗氧劑）和過氧化物分解劑（輔助抗氧劑）兩類。現(xiàn)在市場上有許多種抗氧劑供選用。選用的原則是價(jià)格、與PP的相容性和抗氧化效果。目前獲得認(rèn)可，且技術(shù)經(jīng)濟(jì)兩方面較為合適的抗氧劑是酚類1010和亞磷酸酯168的復(fù)配物，稱之為B215或B225，前者1010與168比例為1:2，后者1010與168比例為1:1。

在加工過程中只要加入足夠量的抗氧劑并分散均勻，就可以保證PP在整個(gè)熱歷程中的穩(wěn)定，而且在成型后的相當(dāng)時(shí)期內(nèi)都保持良好的穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重降解。但如果暴露在戶外，僅有殘存的抗氧劑還不足以保護(hù)聚丙烯。在熱氧化過程中生成的羰基化合物會(huì)在強(qiáng)烈吸收紫外線后處于激發(fā)態(tài)，在常溫下也會(huì)使PP發(fā)生嚴(yán)重降解。 紫外線吸收劑可吸收波長290~400nm的紫外線。紫外線吸收劑吸收紫外線后被激化，然后轉(zhuǎn)化成沒有破壞性的長波光（如紅外光）。PP最敏感的波長為290~325nm和370nm左右的紫外光，這在選擇紫外線吸收劑時(shí)應(yīng)加以注意。 紫外線淬滅劑其作用是將吸收了光能的激發(fā)態(tài)分子的能量迅速地轉(zhuǎn)移掉，再回到穩(wěn)定的基態(tài)。它是通過分子間的作用使能量轉(zhuǎn)移，而紫外線吸收劑是通過分子內(nèi)結(jié)構(gòu)的變化使能量轉(zhuǎn)化的。 紫外線屏蔽劑主要指炭黑，最好是粒徑為15~25nm的槽法炭黑。添加0.2%炭黑的PP制品預(yù)計(jì)有10年的耐曬性，而2%的炭黑可以使PP制品有20年以上的耐曝曬性。     對(duì)于白色或淺色制品，可使用氧化鋅為屏蔽劑。研究結(jié)果表明，添加粒徑0.11μm的氧化鋅10%，可使PP的耐候能力提高到8年以上。適合PP使用的光穩(wěn)定劑有吸收劑UV-531、UV-327、三嗪-5和淬滅劑NBC、1084等。     特別需要加以注意的是液相本體法聚合出來的聚丙烯，盡管在分子量分布上、灰分含量上和鹵素含量上已有很大改進(jìn)，但大部分仍以不加任何助劑形式出廠。用戶在使用時(shí)必須注意及時(shí)使用并加入適量的助劑。下面是粉狀PP耐老化改性的研究結(jié)果，見表1、2、3、4。 表1 耐老化助劑對(duì)粉狀PP熱氧老化性能的影響 粉狀PP：助劑 氧化誘導(dǎo)期（min） 熔體流動(dòng)速率（g/10min）