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[化工知识]：聚碳酸酯研究：三类助剂对聚碳酸酯（PC）制品黄变有何影响？
阅读： 690 时间：34月前 来源：
聚碳酸酯（PC）一种热塑性高分子材料，同时兼具高抗冲、高透光和高耐热的优点。但在长时间阳光照射之下，会吸收紫外光而发生光降解现象。Rivaton等利用傅里叶红外光谱（FTIR）和紫外线（UV）进行光老化测试，提出了聚碳酸酯的降解机制（如下图所示）。而Andrady等的研究显示，聚碳酸酯在照射紫外光会产生Photo-Fries重排现象导致黄色物质的产生，从而影响聚碳酸酯产品的外观。
抗氧化助剂对PC黄变的影响分析
1.亚磷酸酯类抗氧剂对PC黄变的影响
添加不同厂家168的PC与空白PC在注塑机中热滞留前后颜色变化见图1。
从图1可以看出，不同厂家168加入后，直接注塑样品的黄色指数(YI)值均有一定幅度的降低，说明168对材料加工时的颜色有保护作用。经过20min热滞留后，添加亚磷酸酯抗氧剂，PC黄色指数高于空白PC，可能原因是亚磷酸酯类抗氧剂在高温过程中三价磷逐渐被消耗转变为五价磷而失去抗氧化能力，抗氧剂中的小分子及杂质反而进一步影响PC在高温下的分解，造成320℃热滞留20min后PC的YI值高于空白样品。
2.受阻酚类抗氧剂对PC黄变的影响
添加不同厂家1076的PC与空白PC在注塑机中热滞留前后颜色变化见图2。
从图2中蓝色柱状图可以看出，加入不同厂家1076直接注塑的PC样品YI值高于空白PC，没有像168一样降低材料黄色指数。从红色柱状图看出，热滞留20min后，添加1076的YI值高于空白PC的YI值，且幅度较热滞留前有所增加，说明主抗氧剂作为长效抗氧剂在高温加工过程中不会像亚磷酸酯类抗氧剂对高温加工过程起到有效防护，且由于受阻酚结构影响，受阻酚类失氢后生成的酚氧自由基虽然较为稳定，但高温环境下可能产生醒类发色基团，导致YI变大，影响PC的光学性能。
硬脂酸类润滑剂对PC黄变的影响
添加不同厂家 PETS的PC与空白PC在注塑机中热滞留前后颜色变化见图3。
从图3中蓝色柱状图对比可见，空白PC和添加润滑剂的PC直接注塑后YI值未见明显差异。经热滞留后YI值略有增加，但影响有限，可能原因是润滑剂中有极少量季戊四醇或硬脂酸残留，长时间高温下会导致PC产生醇解和酯交换反应，加速PC的老化，从而导致黄变增加。
色粉对PC黄变的影响
添加不同种类色粉的PC与空白PC在注塑机中热滞留前后颜色变化见图4。
从图4中可以看出，2种色粉以相同量添加均可以大幅降低PC的YI值，但经过320℃下 20min热滞留后，色粉A的色差发生较大的反弹，而色粉B的变化幅度与空白颗粒相当，说明不同种类的色粉在短时间高温加工下应用效果和长时间高温停留有较大的差异，可能会导致PC高温加工严重变色。
色粉耐热性能分析
对色粉A和色粉B分别进行TGA检测，在氮气气氛下以10℃ / min的升温速率升至700℃，二者的耐热性差异见图5。图5中2种色粉在失重5%、15%、25%、35%四个点对应的温度见表1。
通过图5曲线可发现，2种色粉热稳定性有较大差异，色粉B热分解初始温度为325℃左右，而色粉A初始分解温度仅为275℃，失重过程色粉B高于色粉A约50℃。
在600nm波长下，对添加色粉A 的PC热滞留前后样品与空白PC进行分光光度曲线对比分析，所得结果见图6。图中3条曲线自上而下分别为空白PC曲线、添加色粉A的PC热滞留后曲线、添加色粉A的PC热滞留前曲线。
从图6可以看出，色粉A在450～700nm处有明显吸收峰，而经过20min热滞留后吸收峰明显减弱，说明部分色粉A的发色基团发生了变化，导致了PC严重变色。
PC中添加多种助剂黄变分析
使用168、PETS、色粉B开展进一步分析，将抗氧剂、润滑剂、色粉两两混合或三者共混后与PC 开展热滞留注塑实验，所得结果见图7。
从图7的前2个柱状图可以看出，添加抗氧剂和PETS的PC与空白PC的YI值基本一致，未见明显差异，二者对材料高温加工黄变影响不大，此结果与两种助剂单独添加结果一致。
添加色粉和 PETS的PC热滞留前后色差与空白色差相差不大，说明PETS与色粉之间不会相互影响，且对PC黄变影响不大。
从图7中最后两个柱状图可以看出，抗氧剂＋色粉配合和三者配合后，PC均出现黄变增大的情况，说明抗氧剂与色粉有相互影响，可能原因是抗氧剂自身或其高温分解产物与色粉发生了反应，影响了色粉的发色基团。
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