共聚甲醛顏色穩(wěn)定性能的研究.pdf

1、作為常用的工程塑料，聚甲醛在高溫和長(zhǎng)期工作狀態(tài)下，容易發(fā)生顏色變化，影響制品外觀和使用性能，因此，研究聚甲醛樹(shù)脂的變色機(jī)理和顏色穩(wěn)定性具有重要意義。本文通過(guò)在聚甲醛中引入不同助劑的方法，證明了助劑是導(dǎo)致聚甲醛黃變的主要因素，其中抗氧劑Irganox1010對(duì)聚甲醛顏色穩(wěn)定性影響最大。在聚甲醛中單獨(dú)使用抗氧劑Irganox1010時(shí)，初次擠出后，黃色指數(shù)為9.04，室溫放置20天后黃色指數(shù)增大到14.62，烘箱老化7天后黃色指數(shù)為24.2

2、5。未加助劑的聚甲醛樹(shù)脂本身室溫放置不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重變色，但是在烘箱老化2天后粉化，喪失機(jī)械性能。使用甲醛吸收劑三聚氰胺、抗氧劑Irganox1010等雖然提高了聚甲醛體系的熱穩(wěn)定性能，但也是引起樹(shù)脂變色的主要因素。 含有不同單一添加劑的聚甲醛樣品避光放置和見(jiàn)光放置以及無(wú)氧環(huán)境放置的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，只有在見(jiàn)光放置條件下，樣品的黃色指數(shù)才會(huì)發(fā)生明顯變化，特別是使用抗氧劑Irganox1010的聚甲醛體系黃色指數(shù)增幅最大。表明聚甲醛室溫下

3、的黃變行為是體系中助劑在光氧條件下的變化過(guò)程。通過(guò)在體系中使用不同的金屬硬脂酸鹽，發(fā)現(xiàn)硬脂酸鹽的金屬部分是決定其性能的關(guān)鍵，并且當(dāng)金屬離子部分為穩(wěn)定性更高的鈣、鎂時(shí)，對(duì)聚甲醛的黃色指數(shù)影響較小。使用金屬離子含量不同的硬脂酸鈣的結(jié)果表明，體系中金屬離子的含量也影響聚甲醛的顏色穩(wěn)定性能。在聚乙烯中使用穩(wěn)定助劑體系，室溫放置后黃色指數(shù)沒(méi)有變化，但是在聚甲醛中，室溫放置后黃色指數(shù)顯著增加，說(shuō)明聚甲醛樹(shù)脂中的甲醛、甲酸含量對(duì)助劑的變色也有一定影響

4、。因此，聚甲醛的室溫黃變機(jī)理是抗氧劑Irganox1010、樹(shù)脂中的甲醛、甲酸、金屬離子在光氧環(huán)境中綜合作用的結(jié)果。為了減輕由甲酸吸收劑帶來(lái)的金屬離子對(duì)聚甲醛顏色穩(wěn)定性能的影響，本文將金屬減活化劑引入聚甲醛體系，研究了金屬減活化劑與不同酸吸收劑配合使用的效果。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)酸吸收劑為氫氧化鎂時(shí)，使用金屬減活化劑MD697和HOSTANOX OSP1都改善了體系的顏色穩(wěn)定性能，在高溫環(huán)境下，后者的效果更理想，室溫環(huán)境中則差別不大。將金屬

5、減活化劑HOSTANOX OSP1與不同硬脂酸鈣并用時(shí)，與金屬離子含量較高的普通硬脂酸鈣配合使用的效果優(yōu)于單獨(dú)使用普通硬脂酸鈣。當(dāng)與酸吸收劑CT-200并用時(shí)，沒(méi)有改善聚甲醛體系的顏色穩(wěn)定性能。 抗氧劑的結(jié)構(gòu)，特別是酚羥基的結(jié)構(gòu)對(duì)聚甲醛的顏色穩(wěn)定性能有很大影響。用抗氧劑Irganox245替換抗氧劑Irganox1010后，聚甲醛的黃變程度明顯減小，初次擠出后黃色指數(shù)為8.44，室溫放置后黃色指數(shù)基本不變，為8.75，烘箱老化后

6、黃色指數(shù)增幅也較小，為18.36。 將單獨(dú)使用抗氧劑Irganox1010的聚甲醛樣品經(jīng)過(guò)室溫老化和烘箱老化處理，用氯仿抽提24小時(shí)后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮完全去除氯仿，用氘代氯仿溶解進(jìn)行核磁氫譜測(cè)試。結(jié)果表明，聚甲醛在室溫和烘箱環(huán)境中的變色機(jī)理有一定差別，并且證實(shí)了聚甲醛的黃變是由抗氧劑的消耗以及體系中生成的烯烴結(jié)構(gòu)引起的。并且在高溫環(huán)境中，聚甲醛中抗氧劑的消耗更快，生成變色產(chǎn)物更多。 試驗(yàn)結(jié)果表明，可以通過(guò)選擇合適的輔助助劑體

7、系，與抗氧劑Irganox1010配合使用，改善聚甲醛的顏色穩(wěn)定性能。選擇三聚氰胺和尼龍樹(shù)脂粉PA6并用作為甲醛吸收劑，提高了三聚氰胺在體系中的相容性。選擇分子篩CT-200作為甲酸吸收劑，改善了體系的顏色穩(wěn)定性。選擇GMS代替EBS作為潤(rùn)滑劑，沒(méi)有影響聚甲醛的脫模性能，緩解了使用EBS時(shí)體系嚴(yán)重的黃變問(wèn)題。 通過(guò)調(diào)節(jié)聚甲醛體系的酸堿環(huán)境，可以改善聚甲醛的顏色穩(wěn)定性能。當(dāng)使用酸性最弱的硼酸時(shí)，聚甲醛的顏色穩(wěn)定性大幅提高，初次擠出

8、后黃色指數(shù)僅為6.94，室溫放置20天后為8.55，烘箱老化7天后為16.85。當(dāng)使用堿性最強(qiáng)的氫氧化鈉時(shí)，聚甲醛的黃色指數(shù)明顯增大，初次擠出后黃色指數(shù)為15.38，室溫放置20天后，黃色指數(shù)為16.94，烘箱老化7天后黃色指數(shù)為57.76。 輔助抗氧劑和抗氧劑并用可以改善聚甲醛的顏色穩(wěn)定性。在助劑體系中引入輔助抗氧劑619，適當(dāng)增加酸吸收劑的用量，明顯改善了聚甲醛體系的顏色穩(wěn)定性能，同時(shí)老化20天后樣品的機(jī)械性能沒(méi)有發(fā)生劣化。

9、通過(guò)各種助劑和抗氧劑Irganox1010的并用，得到了合適的共穩(wěn)定助劑體系，加入增白劑后，完全可以滿足商用聚甲醛的外觀色澤要求，并且保持了聚甲醛的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性能。 研究助劑在體系中的分散情況發(fā)現(xiàn)，采用不同的混合方式對(duì)助劑效用的發(fā)揮有很大影響。將助劑和聚甲醛粉料分別采用高速混合和低速混合的方法混合后擠出造粒，進(jìn)行各項(xiàng)表征，測(cè)試結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)高速混合后，助劑在體系中分散更理想，所得粒料注塑時(shí)充模充分，老化后黃色指數(shù)增幅較小，