PE ／CPE ／PVC 共混物的老化性能研究

1、第 卷 第 期年 月 武 汉 理 工 大 学 学 报 ：共 混 物 的 老 化 性 能 研 究冯鹏程 ，余 剑英 ，王 曦林 ，张贵平 （武汉理工大学材料科学与工程学院 ，武汉 ；内蒙古锡林郭勒盟交通局 ，锡林浩特 ）摘 要 ：采用熔融共混法制备了高密度聚乙烯 （）氯化聚乙烯 （）聚氯乙烯 （）三元共混物 ，研究了该三 元共混物的热氧老化和紫外光老化性能 。结果显示 ：与 共混物相比 ，三元共混物的热氧老 化冲击强度保留率有明显地增大 ，而且随着 掺量的增加 ，该共混物的抗热氧老化性能逐渐提高 。在紫外光老化过 程中 ，三元共混物的冲击强度保留率远高于 共混物 ，表明 能够显著改善 共 混物的

2、耐紫外光老化性能 。然而 ，当 增加到 时 ，该共混物的冲击强度保留率反而有略微的下降 。三元共混物表现出优良的耐老化性能可归因于 三元共混物在加工过程中稳定结构的形成 。关键词 ：聚氯乙烯 ；高密度聚乙烯 ；氯化聚乙烯 ；老化中图分类号 ：文献标识码 ：文章编号 ：（），（，；，）：（）（）（）（），（），：（）；收稿日期 ：基金项目 ：内蒙古交通厅科技攻关项目 （）作者简介 ：冯鹏程 （），男 ，硕士生 ：共混物因其较好的韧性以及耐腐蚀 、难燃等性能已被广泛地应用于建筑管道 、输气管道以及 土工合成材料当中 。为了进一步改善 的韧性 ，国内外众多学者一直致力于新的增韧方法和增韧途径的研究

3、。等 研究了 三元共混物的力学性能 ，结果发现少量 能进一步提高 共混物的冲击强度 ，同时使得 共混物的加工性能也得到了一定程度的改善 。近年来 ，关于 共混物的老化性能已越来越受关注 。等 ，研究了 共混物的热氧老化行为 ，结果发现 对 的脱 反应具有一定的稳定化作用 。然而 ，关于 三元共混物老化性能的研究尚未见报道 。作者采用熔融共混法制备了 三元共混物 ，分别通过热老化烘箱和 紫外老 化箱研究了 三元共混物的热氧和光氧老化性能 。实 验）原材料 ：，齐鲁石化 ；复合铅盐热稳定剂 ：，浙江温州天盛塑料助剂有限公司 ；：氯含量为 ，山东威海金泓化工有限公司 ；：（）型 ，兰州石化公司 。）

4、试样制备 将 、热稳定剂 、和一定量的 在高速混合机中充分混 合 ，然后将混合料置于双辊混炼机上于 下开炼 后 ，在平板硫化机于 、的条件下 热压 ，再冷定形制得板材 。）热氧老化实验 改性聚氯乙烯的热氧老化实验按照 在 热空气老化箱内进行 。老化温度为 （±），老化时间分别为 、和 。）紫外光老化实验 紫外光老化实验按照 在 紫外老化箱内进行 。试验条 件为空气气氛 ，紫外光谱波长 ，辐射强度为 。将试样在 （±）进行 喷淋 ，紫外老化 ，然后在 （±）冷凝 ，循环进行 ，老化时间分别为 、和 。）性能测试 采用冲击强度保留率作为老化性能的评定指标 。简支梁缺口

5、冲击性能按照 进行测试 ，型缺口样条尺寸为 ××，测试温度为室温 。结果与讨论三元共混物的冲击性能共混物和 三元共混物的冲击性能随 掺量的变化关系如图 所示 。从图 中可以看出 ，与 共混后 ，的冲击强度并没有明显的增加 。这主要是由于 与 之间较差的相容性限制了 对 韧性的改善 。然而 ，在 共混物中添加 后 ，随着 掺量的增加 ，三元共混物的冲击强度却显著增大 。这是由于 的分子结构 间于 和 两者之间 ，根据结构相似相容性原理 ，可充当 和 之间的相容剂 ，从而使 得 对 共混物起到了较为明显的增韧效果 。但当 超过 后 ，该共混物的冲击性 能又迅速下降 ，表明 对

6、与 之间的增容作用是有限的 。三元共混物的热氧老化性能图 是 共混物和 三元共混物的冲击性能与热氧老化时间的关系 。由图 可见 ，随着热氧老化时间的增加 ，共混物和 三元共混物的冲击强度保留率均下 降 。然而 ，与 共混物相比 ，三元共混物的冲击强度降低较少 。热氧老化 后 ，共混物的冲击强度保留率只有 ，而 共混物的冲击强度保留率仍有 。这可能是由于 和 、在加工过程中的相互作用提高了 共混物的结构 稳定性所致 。分子链内含有一些结构缺陷如烯丙基氯 、叔氯原子 、内部双键 、端基双键等 ，根据自由基 型脱 降解机理 ，这些缺陷在热氧作用下极易形成活性自由基 ，进而发生连锁的脱 降解反应 。而

7、且 在热空气作用下 ，除了 的自动氧化外 ，热降解释放的 还能够催化 进一步脱 ，从而加 速了其性能的恶化 。然而 ，当在 共混物中添加一定量的 后 ，一方面 ，与 可能 在加工过程中会产生接枝结构的中间产物 ，从而减少了 的结构缺陷 。另一方面 ，在共混物的加工制 备过程中 ，大分子自由基很容易与 的亚甲基发生吸氢反应 ，将自由基转移到 分子链中 ，进 而降低了 在热氧降解过程中脱 的几率 ，限制了 分子链中多烯序列的进一步生成 、交联或断 裂 ，从而改善了 的抗热氧老化性能 。图 显示了不同掺量的 对 （）共混物热氧老化性能的影响 。由图 可见 ，随着 掺量的增加 ，三元共混物经过 的热氧

8、老化后 ，其冲击强度保留率逐渐增大 。这 进一步说明了 可以改善 共混物的抗热氧老化性能 。三元共混物的紫外光老化性能图 是 共混物和 三元共混物的冲击性能与紫外光老化时间的关系 。对于 共混物 ，其冲击强度保留率在紫外光老化 后仅为 ，而 三元共混物在 紫外光老化 后其冲击强度保留率仍达 。由此可见 ，明显地改善了 共混物的耐 紫外光老化性能 。其原因同样可归结为 三元共混物在加工过程中稳定结构的形成 。分子链中诸多的结构缺陷对紫外线极其敏感 ，它们在紫外线辐射下易于脱 而形成新的自由基 。此外 ，氧气能够明显加速 的紫外降解 ，的初级氧化产物如氢过氧化物和羰基在吸收紫外线后能进一步 诱发光

9、氧化反应 ，结果是形成能促进脱 的新结构 ，从而导致 在光老化过程中性能的快速恶化 。在 共混物中添加一定量的 后 ，由于 大分子自由基易于与 中的亚甲基发生吸氢反应 ，而将自由基转移到 分子链中 ，这样就减少了 分子链在光氧降解过程中脱 的几率 ，明显地抑制了 分子链多烯序列的形成 ，从而减小了紫外光对共混物的破坏 。图 显示了不同掺量的 对 （）共混物抗紫外光老化性能的影响 。从图 中可以 看出 ，经过 的紫外光老化后 ，添加 的 可使 共混物的冲击强度保留率明显增加 ，从而显著提高了 共混物的抗紫外光老化能力 。但是 ，当 的添加量增加到 时 ，其冲击 强度保留率反而有略微的下降 ，表明

10、过多的 并不能进一步改善 共混物的耐紫外光老化性 能 。结 论与 共混物相比 ，三元共混物的冲击强度保留率有显著地提高 。而且随 着 掺量的增加 ，该共混物的抗热氧老化性能逐渐提高 ，表明 能够明显地改善 共混物 的耐热氧老化性能 。在紫外光老化过程中 ，三元共混物的冲击强度保留率明显高于 共混物 ，表明 同样能够显著改善 共混物的耐紫外光老化性能 。然而 ，当 增加到 时 ，该 共混物的紫外光老化冲击强度保留率反而有略微的下降 。三元共混物表现出优良的耐老化性能可归因于 三元共混物在加 工过程中稳定结构的形成 。参考文献，（）：，（），（）：，（），（）：，（），（）：，（）：，（），（）：，：，（）：，：，（）：，（）：（上接第 页 ）陈剑雄 ，李鸿芳 ，陈寒斌 石灰石粉超高强高性能混凝土性能研究 施工技