第七章聚丙烯树脂牌号开发 71聚丙烯树脂牌号开发的目的、意义及采用的手段和方法 7.1.1牌号开发的目的和意义 7.12牌号开发的现状 71.3牌号开发采用的手段和方法 72树脂牌号开发中常用添加剂及其作用机理 72.1概述 722抗氧剂 7.22.1抗氧剂作用机理 7.222抗氧剂的分类 (1)主抗氧剂(受阻酚) (2)辅助抗氧剂 ①硫酯类抗氧剂 ②亚磷酸酯类抗氧剂 (3)复合抗氧剂 7223选择抗氧剂的要求 723光稳定剂 723.1简介 723.2光稳定剂的分类与作用机理 (1)紫外线吸收剂 (2)猝灭剂 (3)游离基捕获剂(受阻胺) 72.3.3选择光稳定剂的要求 724铜抑制剂 72.5抗静电剂 (1)抗静电剂的分类 (2)抗静电剂的作用机理 (3)抗静电剂应具备的条件 72.6成核剂 (1)成核剂的分类 (2)成核剂的作用机理 (3)选择成核剂的要求 7.27爽滑剂、开口剂 7.2.8分子量调节剂 7.29抗菌剂 7.2.10润滑剂 73树脂牌号开发中添加剂配方设计 7.3.1概述 7.3.1.1配方设计原则 7.3.1.2添加剂的选择依据 7.3.1.3加入添加剂的效应 732聚丙烯配方设计与实例 7.321聚丙烯抗氧化配方设计 (1)耐热级聚丙烯稳定化配方设计及实例 (2)耐候级聚丙烯配方设计及实例 7322添加铜抑制剂的聚丙烯配方设计及实例
1 第七章 聚丙烯树脂牌号开发 7.1 聚丙烯树脂牌号开发的目的、意义及采用的手段和方法 7.1.1 牌号开发的目的和意义 7.1.2 牌号开发的现状 7.1.3 牌号开发采用的手段和方法 7.2 树脂牌号开发中常用添加剂及其作用机理 7.2.1 概述 7.2.2 抗氧剂 7.2.2.1 抗氧剂作用机理 7.2.2.2 抗氧剂的分类 (1)主抗氧剂（受阻酚） (2)辅助抗氧剂 ① 硫酯类抗氧剂 ② 亚磷酸酯类抗氧剂 (3)复合抗氧剂 7.2.2.3 选择抗氧剂的要求 7.2.3 光稳定剂 7.2.3.1 简介 7.2.3.2 光稳定剂的分类与作用机理 (1)紫外线吸收剂 (2)猝灭剂 (3)游离基捕获剂（受阻胺） 7.2.3.3 选择光稳定剂的要求 7.2.4 铜抑制剂 7.2.5 抗静电剂 (1)抗静电剂的分类 (2)抗静电剂的作用机理 (3)抗静电剂应具备的条件 7.2.6 成核剂 (1)成核剂的分类 (2)成核剂的作用机理 (3)选择成核剂的要求 7.2.7 爽滑剂、开口剂 7.2.8 分子量调节剂 7.2.9 抗菌剂 7.2.10 润滑剂 7.3 树脂牌号开发中添加剂配方设计 7.3.1 概述 7.3.1.1 配方设计原则 7.3.1.2 添加剂的选择依据 7.3.1.3 加入添加剂的效应 7.3.2 聚丙烯配方设计与实例 7.3.2.1 聚丙烯抗氧化配方设计 (1)耐热级聚丙烯稳定化配方设计及实例 (2)耐候级聚丙烯配方设计及实例 7.3.2.2 添加铜抑制剂的聚丙烯配方设计及实例
7.323抗静电聚丙烯配方设计及实例 7.324添加成核剂的聚丙烯配方设计及实例 7.325添加爽滑剂、开口剂聚丙烯配方设计及实例 7326添加相对分子质量调节剂的聚丙烯配方设计及实例 7.32.7添加抗菌剂的聚丙烯配方 74聚丙烯牌号开发中树脂微观结构设计探讨 74.1双轴取向聚丙烯薄膜(BOPP) 741.1双轴取向聚丙烯薄膜生产过程简述 741.2树脂微观结构对工艺过程的影响。 742聚丙烯流涎薄膜 7421流涎膜生产过程 7422流涎膜对树脂要求 743聚丙烯纤维(丙纶) 743.1生产方法与品种 7.4.3.2聚丙烯纤维所用原料对工艺和产品影响 744编织袋用的扁丝 74.5注塑 74.6泡沫成型,热成型等加工工艺用的高熔体强度聚丙烯 747高刚性聚丙烯 748热水管用聚丙烯 7.4.9抗冲击型聚丙烯(嵌段聚丙烯) 2
2 7.3.2.3 抗静电聚丙烯配方设计及实例 7.3.2.4 添加成核剂的聚丙烯配方设计及实例 7.3.2.5 添加爽滑剂、开口剂聚丙烯配方设计及实例 7.3.2.6 添加相对分子质量调节剂的聚丙烯配方设计及实例。 7.3.2.7 添加抗菌剂的聚丙烯配方 7.4 聚丙烯牌号开发中树脂微覌结构设计探讨 7.4.1 双轴取向聚丙烯薄膜（BOPP） 7.4.1.1 双轴取向聚丙烯薄膜生产过程简述 7.4.1.2 树脂微观结构对工艺过程的影响。 7.4.2 聚丙烯流涎薄膜 7.4.2.1 流涎膜生产过程 7.4.2.2 流涎膜对树脂要求 7.4.3 聚丙烯纤维(丙纶) 7.4.3.1 生产方法与品种 7.4.3.2 聚丙烯纤维所用原料对工艺和产品影响 7.4.4 编织袋用的扁丝 7.4.5 注塑 7.4.6 泡沫成型，热成型等加工工艺用的高熔体强度聚丙烯 7.4.7 高刚性聚丙烯 7.4.8 热水管用聚丙烯 7.4.9 抗冲击型聚丙烯（嵌段聚丙烯）
第七章聚丙烯树脂牌号开发 7.1.1树脂牌号开发的目的和意义 聚丙烯树脂具有重量轻、耐热性、耐腐蚀性好及易进行各种成型加工等特点,广泛应用于 工农业生产和人民生活的各个领域。但聚丙烯树脂也有诸多不足之处,主要表现为作为一种高 分子材料,其刚性还不够高,均聚物性脆,耐低温性差,熔体强度低等,这些性能方面的不足, 限制了聚丙烯树脂应用领域的进一步扩大。另一方面,随着汽车、家电和化学建材等重点行业 的不断发展与进步,聚丙烯树脂的市场需求不断变化,对树脂的性能要求越来越高,因此,必 须加快开发性能更为优异的各种聚丙烯专用树脂,以更好地满足市场需求4。聚丙烯新产品、 新牌号开发的主要内容是采用物理或化学手段,改进和提高聚丙烯树脂的应用和加工性能,以 更好地适应不同行业、不同领域的应用要求。所谓树脂的牌号,一般是指在一个具有相同或相 近的主要化学组成的产品品种范围内,因树脂具有不同的加工性能或使用性能,因而拥有不同 的行业编号或工厂编号等。这些行业编号或企业编号的不同往往可因树脂的熔体流动速率 (MFR)不同、等规指数不同、分子量分布不同、添加剂不同、共聚单体种类不同和共聚单体 结合量不同等所致。许多牌号的产品具有专一的特定用途,故也称为专用树脂或专用料。 7.1.2树脂牌号开发的现状 聚丙烯树脂牌号开发目的,是为了更好地适应市场多样化和功能化的需求,进一步扩展聚 丙烯的应用领域。由于聚丙烯本身结构简单,基础树脂的性能“先天不足”,要开发聚丙烯的新 牌号,大幅度地提高聚丙烯树脂的应用和加工性能难度很大,从某种意义上讲,开发新牌号的 难度往往要超过新设备和新工艺的开发。随着市场竞争的日益激烈,特别是全球技术和经济市 场一体化进程的进一步加快,世界各大聚丙烯生产公司越来越重视产品牌号的开发,不断推出 新品种、新牌号 我国在聚丙烯树脂的牌号开发方面起步较晚。目前,我国聚丙烯树脂的生产装置以引进为 主,就产品的品种牌号而言,据不完全统计,如果简单相加共有聚丙烯牌号800多个,如果按 照同类工艺装置对牌号进行简单合并,则拥有聚丙烯牌号约200多个。近几年来,各生产企业 在组织生产引进牌号的基础上,针对国内下游加工行业的发展需求,开发了一些新的牌号或对 进牌号进行了改进,在不同程度上提高了聚丙烯树脂的应用及加工性能,较好地满足了不同 加工用户的需求,从其应用性能方面看,这些牌号基本上覆盖了通用树脂应用的各个领域。以 中国石化集团为例,从1997年到2000年的三年多来,包括聚丙烯树脂在内的合成树脂新产品 开发取得了前所未有的可喜进展,专用料的比例年年上升。2000年共生产专用料1677kt,专用料 的比例达到40.7%。不仅专用料的生产总量有了大幅度增长,而且档次也有了明显提高。一些 技术上难度大、产品档次高、附加值高的合成树脂新产品先后开发成功,改变了长期依赖进口 料的局面,创造了良好的经济效益。如聚丙烯洗衣机专用料,国内市场几乎全部由进口产品所 占领。为扭转这种局面,燕化公司在国家“八五”攻关成果的基础上,进一步开发出了PP1947 和PPl647等洗衣机专用料,已大批量用于生产洗衣机大容量双桶、洗衣机甩干桶、全自动套 桶、面盖、底座、波轮等不同制件。一些国内以往基本不生产或很少生产的聚丙烯专用料,如 BOPP专用料、CPP专用料、汽车和家电用嵌段共聚聚丙烯专用料等,也相继开发成功,2000 年共生产BOPP专用料280kt,嵌段共聚聚丙烯专用料100kt,较好地满足了下游加工用户的需 求,创造了良好的经济效益。但从总体上说,我国目前的聚丙烯树脂牌号还远不能完全满足市 场需求,主要表现在聚丙烯树脂产品的品种牌号少,牌号单一现象仍十分突出。造成这一情况 的原因有生产企业的因素也有市场的因素。国内引进的相同工艺装置主要牌号大体一致,由于 市场供不应求,更造成国内牌号生产的严重集中。而下游用户往往将同一个牌号的产品用于注 塑、吹膜、拉丝、纺丝和吹塑等多个方面,加工各种制品,这种初级阶段不规范的市场行为, 导致更多的对通用牌号的依赖,也使企业降低了对专用树脂品种牌号生产及新产品开发的压力 和积极性。总体看来,国产聚丙烯专用树脂的性能与国外产品相比还有很大差距,创新开发的 牌号很少,多数为在引进牌号基础上所进行的改良和改性的“二次”开发,特别是一些高技术 含量、具有特殊性能要求的专用料仍依赖进口。此外,用户普遍反映,国产的聚丙烯树脂产品 质量不稳定,部分性能达不到加工要求,批次间的质量指标控制不严格,波动范围大。目前
3 第七章 聚丙烯树脂牌号开发 7.1.1 树脂牌号开发的目的和意义 聚丙烯树脂具有重量轻、耐热性、耐腐蚀性好及易进行各种成型加工等特点，广泛应用于 工农业生产和人民生活的各个领域。但聚丙烯树脂也有诸多不足之处，主要表现为作为一种高 分子材料，其刚性还不够高，均聚物性脆，耐低温性差，熔体强度低等，这些性能方面的不足， 限制了聚丙烯树脂应用领域的进一步扩大。另一方面，随着汽车、家电和化学建材等重点行业 的不断发展与进步，聚丙烯树脂的市场需求不断变化，对树脂的性能要求越来越高，因此，必 须加快开发性能更为优异的各种聚丙烯专用树脂，以更好地满足市场需求[1-4]。聚丙烯新产品、 新牌号开发的主要内容是采用物理或化学手段，改进和提高聚丙烯树脂的应用和加工性能，以 更好地适应不同行业、不同领域的应用要求。所谓树脂的牌号，一般是指在一个具有相同或相 近的主要化学组成的产品品种范围内，因树脂具有不同的加工性能或使用性能，因而拥有不同 的行业编号或工厂编号等[3]。这些行业编号或企业编号的不同往往可因树脂的熔体流动速率 （MFR）不同、等规指数不同、分子量分布不同、添加剂不同、共聚单体种类不同和共聚单体 结合量不同等所致。许多牌号的产品具有专一的特定用途，故也称为专用树脂或专用料。 7.1.2 树脂牌号开发的现状 聚丙烯树脂牌号开发目的，是为了更好地适应市场多样化和功能化的需求，进一步扩展聚 丙烯的应用领域。由于聚丙烯本身结构简单，基础树脂的性能“先天不足”，要开发聚丙烯的新 牌号，大幅度地提高聚丙烯树脂的应用和加工性能难度很大，从某种意义上讲，开发新牌号的 难度往往要超过新设备和新工艺的开发。随着市场竞争的日益激烈，特别是全球技术和经济市 场一体化进程的进一步加快，世界各大聚丙烯生产公司越来越重视产品牌号的开发，不断推出 新品种、新牌号。 我国在聚丙烯树脂的牌号开发方面起步较晚。目前，我国聚丙烯树脂的生产装置以引进为 主，就产品的品种牌号而言，据不完全统计，如果简单相加共有聚丙烯牌号 800 多个，如果按 照同类工艺装置对牌号进行简单合并，则拥有聚丙烯牌号约 200 多个。近几年来，各生产企业 在组织生产引进牌号的基础上，针对国内下游加工行业的发展需求，开发了一些新的牌号或对 引进牌号进行了改进，在不同程度上提高了聚丙烯树脂的应用及加工性能，较好地满足了不同 加工用户的需求，从其应用性能方面看，这些牌号基本上覆盖了通用树脂应用的各个领域。以 中国石化集团为例，从 1997 年到 2000 年的三年多来，包括聚丙烯树脂在内的合成树脂新产品 开发取得了前所未有的可喜进展，专用料的比例年年上升。2000 年共生产专用料 1677kt,专用料 的比例达到 40.7%。不仅专用料的生产总量有了大幅度增长，而且档次也有了明显提高。一些 技术上难度大、产品档次高、附加值高的合成树脂新产品先后开发成功，改变了长期依赖进口 料的局面，创造了良好的经济效益。如聚丙烯洗衣机专用料，国内市场几乎全部由进口产品所 占领。为扭转这种局面，燕化公司在国家“八五”攻关成果的基础上，进一步开发出了 PP1947 和 PP1647 等洗衣机专用料，已大批量用于生产洗衣机大容量双桶、洗衣机甩干桶、全自动套 桶、面盖、底座、波轮等不同制件。一些国内以往基本不生产或很少生产的聚丙烯专用料，如 BOPP 专用料、CPP 专用料、汽车和家电用嵌段共聚聚丙烯专用料等，也相继开发成功，2000 年共生产 BOPP 专用料 280kt，嵌段共聚聚丙烯专用料 100kt，较好地满足了下游加工用户的需 求，创造了良好的经济效益。但从总体上说，我国目前的聚丙烯树脂牌号还远不能完全满足市 场需求，主要表现在聚丙烯树脂产品的品种牌号少，牌号单一现象仍十分突出。造成这一情况 的原因有生产企业的因素也有市场的因素。国内引进的相同工艺装置主要牌号大体一致，由于 市场供不应求，更造成国内牌号生产的严重集中。而下游用户往往将同一个牌号的产品用于注 塑、吹膜、拉丝、纺丝和吹塑等多个方面，加工各种制品，这种初级阶段不规范的市场行为， 导致更多的对通用牌号的依赖，也使企业降低了对专用树脂品种牌号生产及新产品开发的压力 和积极性。总体看来，国产聚丙烯专用树脂的性能与国外产品相比还有很大差距，创新开发的 牌号很少，多数为在引进牌号基础上所进行的改良和改性的“二次”开发，特别是一些高技术 含量、具有特殊性能要求的专用料仍依赖进口。此外，用户普遍反映，国产的聚丙烯树脂产品， 质量不稳定，部分性能达不到加工要求，批次间的质量指标控制不严格，波动范围大。目前
质量不稳定的问题已成为国产树脂与国外产品竞争和争夺市场的主要障碍之一。因此,国内聚 丙烯生产厂急需开发和稳定生产各种高性能牌号以提高我国合成树脂的竞争力。 7.1.3牌号开发采用的手段和方法 聚丙烯牌号开发的主要目的是为了进一步提高聚丙烯树脂的加工和应用性能,扩大聚丙烯 的应用范围。聚丙烯新产品和新牌号的开发常常可采用三种手段来实现,即改变聚合工艺条件、 改变催化剂或改变树脂的后处理条件等。通常这三种方法是互相关联的,如聚合催化剂改变时, 工艺条件也可能需要进行相应的配合调整。目前,改变催化剂、改变聚合工艺是开发新牌号 的主要方法,因为这种方法适合大批量生产,生产成本相对较低,而且产品质量稳定。以通用 树脂为基础,采用物理或化学手段进行进一步的改性加工使之高性能化,是开发一些性能要求 特殊、品种多、批量较小的专用料的有效手段。改变树脂的后处理条件,一般指通过物理共混 的方法,对基础合成树脂进行増韧、增强、降解、阻燃和抗老化等处理。在造粒过程中添加各 种助剂,如抗氧剂、光稳定剂、抗静电剂、成核剂、铜抑制剂、卤素吸收剂、爽滑剂、开口剂 相对分子质量调节剂等,从而生产出具有各种特色、满足市场需要的多种聚丙烯牌号。 根据所需要开发的树脂的性能不同,可分别采用物理和化学两种方法来进行聚丙烯树脂的 牌号开发。采用物理方法,往往是在聚合所得的基础树脂中加入各种助剂来获得具有加工和应 用方面新特性的专用树脂。例如加入抗氧剂及光稳定剂等开发耐热级及耐候级聚丙烯等:加入 阻燃剂生产阻燃聚丙烯等:还可采用多种助剂同时搭配使用:也可以把两种或两种以上的高聚 物混合或熔融混炼而制得塑料合金。采用化学方法,往往是在丙烯的单体聚合过程中,通过改 变催化剂、调整聚合工艺条件、改变反应器结构或加入不同的共聚单体的方法,改变树脂的微 观结构。例如可把一种高聚物(通常用弹性体)溶于单体中,再进行聚合,就可以改进其韧性 采用多个反应器串联生产塑料合金,高耐冲击聚丙烯即是一例。还有把化学反应转移到混炼设 备中,进行以接枝共聚为主的反应性混炼。通常,树脂生产厂以化学方法为主,辅以造粒时加 入一些抗氧剂和润滑剂等助剂开发各种树脂牌号:而加工应用单位则以物理方法为主,开发出 各种专用的树脂牌号(常叫做专用料)。本章评论的内容主要是在树脂生产厂进行的各种牌号开
4 质量不稳定的问题已成为国产树脂与国外产品竞争和争夺市场的主要障碍之一。因此，国内聚 丙烯生产厂急需开发和稳定生产各种高性能牌号以提高我国合成树脂的竞争力。 7.1.3 牌号开发采用的手段和方法 聚丙烯牌号开发的主要目的是为了进一步提高聚丙烯树脂的加工和应用性能，扩大聚丙烯 的应用范围。聚丙烯新产品和新牌号的开发常常可采用三种手段来实现，即改变聚合工艺条件、 改变催化剂或改变树脂的后处理条件等。通常这三种方法是互相关联的，如聚合催化剂改变时， 工艺条件也可能需要进行相应的配合调整[3]。目前，改变催化剂、改变聚合工艺是开发新牌号 的主要方法，因为这种方法适合大批量生产，生产成本相对较低，而且产品质量稳定。以通用 树脂为基础，采用物理或化学手段进行进一步的改性加工使之高性能化，是开发一些性能要求 特殊、品种多、批量较小的专用料的有效手段。改变树脂的后处理条件，一般指通过物理共混 的方法，对基础合成树脂进行增韧、增强、降解、阻燃和抗老化等处理。在造粒过程中添加各 种助剂，如抗氧剂、光稳定剂、抗静电剂、成核剂、铜抑制剂、卤素吸收剂、爽滑剂、开口剂、 相对分子质量调节剂等，从而生产出具有各种特色、满足市场需要的多种聚丙烯牌号。 根据所需要开发的树脂的性能不同，可分别采用物理和化学两种方法来进行聚丙烯树脂的 牌号开发。采用物理方法，往往是在聚合所得的基础树脂中加入各种助剂来获得具有加工和应 用方面新特性的专用树脂。例如加入抗氧剂及光稳定剂等开发耐热级及耐候级聚丙烯等；加入 阻燃剂生产阻燃聚丙烯等；还可采用多种助剂同时搭配使用；也可以把两种或两种以上的高聚 物混合或熔融混炼而制得塑料合金。采用化学方法，往往是在丙烯的单体聚合过程中，通过改 变催化剂、调整聚合工艺条件、改变反应器结构或加入不同的共聚单体的方法，改变树脂的微 观结构。例如可把一种高聚物（通常用弹性体）溶于单体中，再进行聚合，就可以改进其韧性。 采用多个反应器串联生产塑料合金，高耐冲击聚丙烯即是一例。还有把化学反应转移到混炼设 备中，进行以接枝共聚为主的反应性混炼。通常，树脂生产厂以化学方法为主，辅以造粒时加 入一些抗氧剂和润滑剂等助剂开发各种树脂牌号；而加工应用单位则以物理方法为主，开发出 各种专用的树脂牌号（常叫做专用料）。本章评论的内容主要是在树脂生产厂进行的各种牌号开 发
72树脂牌号开发中常用添加剂及其作用机理 721概述 聚丙烯树脂本身具有优良的性能,其机械强度好,易加工成型,重量轻,成本低。但也存 在一些缺点,易受热、氧、光等的作用而降解,导致材料的性能降低。而且聚丙烯的透明性差、 易带电,与铜接触时促使质量下降等。为了满足聚丙烯加工和应用特性的要求,在树脂牌号开 发中经常加入一些添加剂,所谓添加剂是指能均匀地分散到聚丙烯中,对其分子结构没明显的 影响,添加很少的量便能赋予聚丙烯多种多样性能的物质。根据添加剂的作用在聚丙烯树脂牌 号开发中常用的添加剂有抗氧剂、光稳定剂、抗铜害剂、抗静电剂、成核剂、爽滑剂和开口剂、 分子量调节剂、润滑剂、抗菌剂等。 722抗氧剂 聚丙烯在无氧的条件下具有很好的稳定性,但由于聚丙烯结构中存在叔碳原子,在造粒加 工、贮存和使用过程中,受热、氧、光的作用易老化降解,甚至失去优良的综合物理机械性能 和使用价值,这也是聚丙烯抗氧化和耐老化性比聚乙烯差的原因。为了抑制和延缓聚丙烯的氧 化降解,保持聚丙烯的分子量不变,通常在聚合反应之后,分离、干燥和储存之前就必需进行 稳定化处理,在造粒阶段加入抗氧剂,是提高聚丙烯抗氧性的简便有效途径。 72.21抗氧剂作用机理 聚丙烯的氧化老化过程按游离基连锁反应机理进行,聚丙烯在热、氧作用下发生大分子链 的断裂,产生游离基,这些游离基进一步引起整个大分子链的裂解、支化与交联,最后导致聚 丙烯老化变质。聚丙烯的自动氧化包括链引发、链传递、链终止三个过程。 (1)链引发 聚丙烯(RH)在氧、光或热的作用下其叔碳原子处极易生成游离基 光与热活化 RH +O +hoo (2)链传递 游离基自动催化生成过氧化游离基和大分子过氧化物,过氧化物分解又产生游离基,游离 基又可和聚合物反应,使游离基不断传递、反应延续。 ROO ROO·+RH ROOH +R ROOH RO·+HO ROoH rh RO·+R·+H2O RO·+RH ROH+R· HO·+RH H20+R 2ROOH→RO·+ROO·+H2O (3)链终止 游离基相互结合生成稳定的产物,终止链反应。 R·+R R-R R·+ROO· ROOR ROO·+ROO·→ROOR+O ROO·+RO ROR +O R·+·OH 在氧化过程中,当大分子链断裂而发生降解时,则分子量降低,熔体粘度下降,强度下降 和粉化。当大分子发生交联反应时,则分子量增大,熔体流动降低,发生脆化和变硬。在氧化 过程中生成的氧化结构,如羰基、过氧化物等,降低了聚丙烯的电性能,并增加了对光引起降 解的敏感性,这种氧化结构的进一步反应,使大分子断裂或交联。 抗氧剂的作用就在于阻止聚丙烯自动氧化链反应过程的进行,即供给氢使氧化过程中生成 的游离基R·和ROO·变成RH和ROOH,或使ROOH变成ROH,从而改善聚丙烯在加工和
5 7.2 树脂牌号开发中常用添加剂及其作用机理 7.2.1 概述 聚丙烯树脂本身具有优良的性能，其机械强度好，易加工成型，重量轻，成本低。但也存 在一些缺点，易受热、氧、光等的作用而降解，导致材料的性能降低。而且聚丙烯的透明性差、 易带电，与铜接触时促使质量下降等。为了满足聚丙烯加工和应用特性的要求，在树脂牌号开 发中经常加入一些添加剂，所谓添加剂是指能均匀地分散到聚丙烯中，对其分子结构没明显的 影响，添加很少的量便能赋予聚丙烯多种多样性能的物质。根据添加剂的作用在聚丙烯树脂牌 号开发中常用的添加剂有抗氧剂、光稳定剂、抗铜害剂、抗静电剂、成核剂、爽滑剂和开口剂、 分子量调节剂、润滑剂、 抗菌剂等。 7.2.2 抗氧剂 聚丙烯在无氧的条件下具有很好的稳定性，但由于聚丙烯结构中存在叔碳原子，在造粒加 工、贮存和使用过程中，受热、氧、光的作用易老化降解，甚至失去优良的综合物理机械性能 和使用价值，这也是聚丙烯抗氧化和耐老化性比聚乙烯差的原因。为了抑制和延缓聚丙烯的氧 化降解，保持聚丙烯的分子量不变，通常在聚合反应之后，分离、干燥和储存之前就必需进行 稳定化处理，在造粒阶段加入抗氧剂，是提高聚丙烯抗氧性的简便有效途径。 7.2.2.1 抗氧剂作用机理 聚丙烯的氧化老化过程按游离基连锁反应机理进行，聚丙烯在热、氧作用下发生大分子链 的断裂，产生游离基，这些游离基进一步引起整个大分子链的裂解、支化与交联，最后导致聚 丙烯老化变质。聚丙烯的自动氧化包括链引发、链传递、链终止三个过程[5]。 （1） 链引发 聚丙烯（RH）在氧、光或热的作用下其叔碳原子处极易生成游离基 光与热活化 RH → R·+ H· RH + O2 → R·+ HOO· （2） 链传递 游离基自动催化生成过氧化游离基和大分子过氧化物，过氧化物分解又产生游离基，游离 基又可和聚合物反应，使游离基不断传递、反应延续。 R·+ O2 → ROO· ROO·+ RH → ROOH + R· ROOH → RO·+ HO· ROOH + RH → RO·+ R·+ H2O RO·+ RH → ROH + R· HO·+ RH → H2O + R· 2ROOH → RO·+ ROO·+ H2O （3） 链终止 游离基相互结合生成稳定的产物，终止链反应。 R·+ R·→ R-R R·+ ROO· → ROOR ROO·+ ROO·→ ROOR + O2 ROO·+ RO → ROR + O2 R·+ ·OH → ROH 在氧化过程中，当大分子链断裂而发生降解时，则分子量降低，熔体粘度下降，强度下降 和粉化。当大分子发生交联反应时，则分子量增大，熔体流动降低，发生脆化和变硬。在氧化 过程中生成的氧化结构，如羰基、过氧化物等，降低了聚丙烯的电性能，并增加了对光引起降 解的敏感性，这种氧化结构的进一步反应，使大分子断裂或交联。 抗氧剂的作用就在于阻止聚丙烯自动氧化链反应过程的进行，即供给氢使氧化过程中生成 的游离基 R·和 ROO·变成 RH 和 ROOH，或使 ROOH 变成 ROH，从而改善聚丙烯在加工和