抗氧剂736与炭黑复合体系在聚乙烯电缆料中抗热氧效能评价

刘旭升，温晓葵，翁起阳，陈兰辉，莫艺雄

(广州合成材料研究院有限公司，广东广州510665)

抗氧剂736，化学名称为4，4′ -硫代双-(2 -甲基-6 -特丁基苯酚)，是一种优良的硫代双酚类抗氧剂，广泛用于塑料、橡胶及石油产品，对聚烯烃及生胶有突出的稳定作用。此抗氧剂在多数情况下作为主抗氧剂与紫外线吸收剂、金属钝化剂，炭黑等有较好的协同效应。伍巧晖等［1］对聚乙烯管材料用抗氧剂进行评价，发现抗氧剂736 单独使用效果可达到抗氧剂1010 +168 复配体系使用效果，且优于1010 +DLTP 体系;与炭黑配合使用时，抗氧剂736 效果明显优于1010 复配体系。该文采用DSC法测定，以氧化诱导期为指标，研究抗氧剂736 与炭黑结合使用在聚乙烯电缆料中的热氧效能情况，对其在黑色聚乙烯电缆料中使用效果进行初步探讨。

1 实验

1.1 原材料

实验的需原料如表1 所示。

表1 实验原材料Table 1 Test raw materials

1.2 仪器设备

差式扫描量热仪NETZSCH DSC 200 PC(德国);双辑炼胶机XK-160(国产)。

1.3 试验配方及样品制作

配方选取常用的抗氧剂及不同炭黑品种与736进行不同体系的效果比较，包括生产配方的比较。配方中抗氧剂与炭黑用量皆以聚乙烯树脂100 质量份计。按配方称样(准确至0.01g)，投入双辊炼胶机上进行混炼，混炼温度控制在LLDPE2076 为125℃±5℃，LDPE951 -000 为15℃±5℃，混炼时间以配方组分加完后，计时塑炼3min，出片。为消除取样误差，将塑炼的薄片制粒，均化后，称样测试。

1.4 抗氧性能测试方法［2］

评价抗氧剂的效能有多种实验方法，比如热分析法、多次热挤出法、空气箱热老化试验法。每种方法各有特点，热分析法主要通过测定聚合物氧化诱导期来表征规定条件下材料耐热氧化的极限时间，从而相对评价材料的抗热氧老化性能和抗氧剂功效。热分析法包括差式扫描量热法(DSC)和热重法(TG)，其中DSC 法比较灵敏、准确，为本试验所采用。

氧化诱导期(O.I.T)的测定是在DSC 200PC 热分析装置上进行，测试温度200℃，加热速率20K/min，氧气氛围氧气流动速率50mL/min，测试样品重约9mg，氧化开始时，基线漂移可用作诱导时间表征，可通过放热曲线最陡峭部分斜率外推获得。

2 结果与讨论

2.1 抗氧剂736 与不同炭黑品种配合在LLDPE2076树脂中的抗氧效果

测试结果见表2 和图1。

表2 抗氧剂736 与不同炭黑品种配合在LLDPE2076树脂中的O.I.TTable 1 O.I.T of antioxidant 736 cooperating with carbon black of different kinds in LLDPE2076 resin

图1 抗氧剂736 与不同炭黑品种配合在LLDPE2076 树脂中的O.I.TFig.1 O.I.T of antioxidant 736 cooperating with carbon black of different kinds in LLDPE2076 resin

由表2、图1 表明，抗氧剂与槽法炭黑FW200 和色素炭黑MA100 配合效果较好，而且有显著的协同效应。

2.2 抗氧剂736 与不同炭黑用量配合在LLDPE2076 树脂中的抗氧效果

试验结果见表3 和图2。

表3、图2 结果说明，抗氧效能随炭黑含量的增加而增高，但到达2. 5%就开始降低。同时结果也表明，不加抗氧剂的炭黑体系抗氧效果极差。

表3 抗氧剂736 与不同炭黑用量配合在LLDPE2076树脂中的O.I.TTable 3 O.I.T of antioxidant 736 cooperating with carbon black of different use levels in LLDPE2076 resin

图2 抗氧剂736 与不同炭黑用量配合在LLDPE2076 树脂中的O.I.TFig.2 O.I.T of antioxidant 736 cooperating with carbon black of different use levels in LLDPE2076 resin

2.3 抗氧剂736 与常用抗氧剂1010 等与炭黑配合在聚乙烯电缆中(LLDPE2076、LDPE7042、LDPE951 -000)的抗氧效果

试验结果见表4、图3、图4。

表4、图3、图4 结果表明，抗氧剂736 与炭黑配合有非常优异的抗氧效能，1076 与炭黑配合效果较差。

表4 抗氧剂736 与常用抗氧剂与炭黑配合在聚乙烯电缆中的O.I.TTable 4 O.I.T of antioxidant 736 or common antioxidants cooperating with carbon black in black PE cable materials

图3 抗氧剂736 与常用抗氧剂与炭黑配合在LLDPE2076 中的O.I.TFig.3 O.I.T of antioxidant 736 or common antioxidants cooperating with carbon black in LLDPE2076

图4 抗氧剂736 与常用抗氧剂与炭黑配合在LDPE951 -000 中的O.I.TFig.4 O.I.T of antioxidant 736 or common antioxidants cooperating with carbon black in LDPE951 -000

2.4 抗氧剂736 在黑色聚乙烯电缆料中的抗氧效果与生产配方的比较

根据调查，国内黑色聚乙烯护套料采用的抗氧化助剂配方多为1010 + 168，1010 + DLTP，用量0.2% ～0.4%。该试验采用抗氧剂736 以生产配方等量和减量50%进行对比，结果见表5、图5、图6、图7 (图表中标* 为生产配方)。

表5 抗氧剂736、1010 +168 和1010 +DLTP 在黑色聚乙烯电缆料中的O.I.TTable 5 O.I.T of antioxidant 736，1010 +168 and 1010 +DLTP in black PE cable materials

图5 抗氧剂736、1010 +168 和1010 +DLTP 在黑色LLDPE2076 中的O.I.TFig.5 O.I.T of antioxidant 736，1010 +168 and 1010 +DLTP in black LLDPE2076

图6 抗氧剂736、1010 +168 和1010 +DLTP 在黑色LDPE951 -000 中的O.I.TFig.6 O.I.T of antioxidant 736，1010 +168 and 1010 +DLTP in black LDPE951 -000

图7 抗氧剂736、1010 +168 和1010 +DLTP 在黑色LDPE7042 中的O.I.T Fig.7 O.I.T of antioxidant 736，1010 +168 and 1010 +DLTP in black LDPE7042

由表5、图5、图6、图7 数据表明，在黑色聚乙烯电缆料中，抗氧剂736 的抗氧效果显著优于1010 +168 和1010 +DLTP 稳定体系。

3 结论

(1)抗氧剂736 与炭黑并用在聚乙烯电缆料中具有协同效应，抗氧剂736 用量、炭黑品种及用量都可影响抗氧化效能。

(2)抗氧剂736 与炭黑并用在同等条件下对聚乙烯电缆料LLDPE2076、LLDPE7042、LDPE951 -000的抗氧效果，优于抗氧剂1076、1010、1010 +168、1010 +DLTP 等，证明736 与炭黑配合有良好的协同效应，抗氧剂736 完全可以替代抗氧剂1010 及1010 的复配体系8215、8225，用于黑色PE 电缆料的生产。

［1］伍巧晖，王庆，秦文福. 聚乙烯管材料用抗氧剂评价［J］. 合成材料老化与应用，2004，33(1):13 -15.