聚碳酸酯中常用的助劑有3類。

       第一類是高溫加工保護助劑抗氧劑，抗氧劑因其保護原理不同又分為受阻酚類主抗氧劑和亞磷酸酯類輔抗氧劑；

       第二類是材料加工成型用潤滑劑，常用的是硬脂酸類潤滑劑；

       第三類是調整顏色的色粉，常用的是有機顏料。

       它們對聚碳酸酯熱加工后的顏色分別有什么影響呢？

注：

（1）抗氧劑168：亞磷酸三（2,4 - 二叔丁基苯基）酯；

（2）抗氧劑1076：β-（3,5 - 二叔丁基 - 4 - 羥基苯基）丙酸正十八碳醇酯；

（3）潤滑劑PETS：季戊四醇硬脂酸酯。

 

       一、抗氧化助劑對聚碳酸酯黃變的影響分析

       1.1 亞磷酸酯類抗氧劑對聚碳酸酯黃變的影響

       添加不同廠家168的聚碳酸酯與空白聚碳酸酯在注塑機中熱滯留前后顏色變化見圖1。

 

 

       從圖1可以看出，不同廠家168加入后，直接注塑樣品的黃色指數（YI）值均有一定幅度的降低，說明168對材料加工時的顏色有保護作用。

       經過20分鐘熱滯留后，添加亞磷酸酯抗氧劑，聚碳酸酯黃色指數高于空白聚碳酸酯，可能原因是亞磷酸酯類抗氧劑在高溫過程中三價磷逐漸被消耗轉變為五價磷而失去抗氧化能力，抗氧劑中的小分子及雜質反而進一步影響聚碳酸酯在高溫下的分解，造成320℃熱滯留20分鐘后聚碳酸酯的 YI值高于空白樣品。

       1.2 受阻酚類抗氧劑對聚碳酸酯黃變的影響

       添加不同廠家1076的聚碳酸酯與空白聚碳酸酯在注塑機中熱滯留前后顏色變化見圖2。

 

 

       從圖2中藍色柱狀圖可以看出，加入不同廠家1076直接注塑的聚碳酸酯樣品YI值高于空白聚碳酸酯，沒有像168一樣降低材料黃色指數。

       從柱狀圖看出，熱滯留20分鐘后，添加1076的YI值高于空白聚碳酸酯的YI值，且幅度較熱滯留前有所增加，說明主抗氧劑作為長效抗氧劑在高溫加工過程中不會像亞磷酸酯類抗氧劑對高溫加工過程起到有效防護，且由于受阻酚結構影響，受阻酚類失氫后生成的酚氧自由基雖然較為穩定，但高溫環境下可能產生醌類發色基團，導致YI變大，影響聚碳酸酯的光學性能。

 

       二、硬脂酸類潤滑劑對聚碳酸酯黃變的影響

       添加不同廠家PETS的聚碳酸酯與空白聚碳酸酯在注塑機中熱滯留前后顏色變化見圖3。

 

 

       從圖3中藍色柱狀圖對比可見，空白聚碳酸酯和添加潤滑劑的聚碳酸酯直接注塑后YI值未見明顯差異。

       經熱滯留后YI值略有增加，但影響有限，可能原因是潤滑劑中有極少量季戊四醇或硬脂酸殘留，長時間高溫下會導致聚碳酸酯產生醇解和酯交換反應，加速聚碳酸酯的老化，從而導致黃變增加。

 

       三、色粉對聚碳酸酯黃變的影響

       添加不同種類色粉的聚碳酸酯與空白聚碳酸酯在注塑機中熱滯留前后顏色變化見圖4。

 

 

       從圖4中可以看出，2種色粉以相同量添加均可以大幅降低聚碳酸酯的YI值，但經過320℃下20分鐘熱滯留后，色粉A的色差發生較大的反彈，而色粉B的變化幅度與空白顆粒相當，說明不同種類的色粉在短時間高溫加工下應用效果和長時間高溫停留有較大的差異，可能會導致聚碳酸酯高溫加工嚴重變色。

 

       四、色粉耐熱性能分析

       對色粉A和色粉B分別進行TGA檢測，在氮氣氣氛下以10℃/分鐘的升溫速率升至700℃，二者的耐熱性差異見圖5。圖5中2種色粉在失重5％、15％、25％、35％四個點對應的溫度見表1。

 

 

 

 

       通過圖5曲線可發現，2種色粉熱穩定性有較大差異，色粉B熱分解初始溫度為325℃左右，而色粉A初始分解溫度僅為275℃，失重過程色粉B高于色粉A約50℃。

       在600nm波長下，對添加色粉A的聚碳酸酯熱滯留前后樣品與空白聚碳酸酯進行分光光度曲線對比分析，所得結果見圖6。圖中3條曲線自上而下分別為空白聚碳酸酯曲線、添加色粉A的聚碳酸酯熱滯留后曲線、添加色粉A的聚碳酸酯熱滯留前曲線。

 

 

       從圖6可以看出，色粉A在450~700nm處有明顯吸收峰，而經過20分鐘熱滯留后吸收峰明顯減弱，說明部分色粉A的發色基團發生了變化，導致了聚碳酸酯嚴重變色。

 

       五、聚碳酸酯中添加多種助劑黃變分析

       使用168、PETS、色粉B開展進一步分析，將抗氧劑、潤滑劑、色粉兩兩混合或三者共混后與聚碳酸酯開展熱滯留注塑實驗，所得結果見圖7。

 

 

       從圖7的前2個柱狀圖可以看出，添加抗氧劑和PETS的聚碳酸酯與空白聚碳酸酯的YI值基本一致，未見明顯差異，二者對材料高溫加工黃變影響不大，此結果與兩種助劑單獨添加結果一致。

       添加色粉和PETS的聚碳酸酯熱滯留前后色差與空白色差相差不大，說明PETS與色粉之間不會相互影響，且對聚碳酸酯黃變影響不大。

       從圖7中最后兩個柱狀圖可以看出，抗氧劑+色粉配合和三者配合后，聚碳酸酯均出現黃變增大的情況，說明抗氧劑與色粉有相互影響，可能原因是抗氧劑自身或其高溫分解產物與色粉發生了反應，影響了色粉的發色基團。

 

       六、總 結

       1、聚碳酸酯中加入亞磷酸酯類抗氧劑后直接注塑能保護聚碳酸酯外觀，降低制品YI值，但長時間熱加工會失去保護效果；聚碳酸酯中加入受阻酚類抗氧劑后直接注塑和熱滯留20分鐘后的YI值均高于空白聚碳酸酯。

       2、添加潤滑劑PETS的聚碳酸酯與空白聚碳酸酯熱滯留前后YI值無明顯差異，說明PETS自身不會明顯影響聚碳酸酯光學性能。

       3、色粉熱穩定性較為重要，耐熱不好的色粉可能會在長時間熱加工后發生顏色變化從而影響材料自身外觀，且抗氧劑與色粉在長時間高溫環境下會導致色粉部分失效，影響聚碳酸酯顏色。

 

轉自——網絡

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