玛尔木沙江棉杆木质素抗氧化性能的改性及对PP抗氧化规律的研究

摘 要本文研究了不同棉杆木质素基改性产物作为 PP 抗氧化助剂对自由基的清除能力、分子量和热重（TG）的影响，以及对 PP 热氧老化前后成型加工、热性能、结晶性能、氧化诱导时间（OIT）、力学性能和流变性能的影响，实验结果表明：1. 采用水热反应法，以 OIT 为目标函数设计正交实验，确定木质素磺酸钠（SL）的最佳制备工艺：反应温度 170℃、反应时间 7h、木碱比 2.5:5、pH 为12，OIT 为 9.1±1.025min；以酚羟基含量为基准确定热降解法制备低分子量木质素（DL）的最佳工艺：反应温度为 200℃、时间为 75min、木碱比为 2:1，酚羟基含量为±0.042mmol/g；以羟甲基含量为基准确定羟甲基化木质素（HL）的最佳制备工艺:反应时间 2.5h，反应温度 70℃，pH 为 12，m（木质素）：m（甲醛）为4:1。2. 棉杆木质素基改性抗氧剂能够提高对自由基的清除能力。相比棉杆木质素（CL），改性木质素的清除作用更强，说明改性后的产物具有更好的抗氧化性能，而且三种抗氧剂相比清除能力顺序为：HL>SL>DL，说明三种抗氧剂都可以明显增加对自由基的清除作用,它们是具有抗氧化性能的新型合成抗氧化剂,可以有效延缓 PP 的氧化。改性抗氧化剂也能明显提高 PP 的 OIT 值；在 PP 成型加工时的抗氧化能力顺序为：HL>SL>DL>CL；流变实验也证明了 SL/PP、DL/PP 和 HL/PP样品可以在热氧剪切环境下提高 PP 的耐热氧性能。SL 添加量为 0.3%（wt%）、DL 添加量为 0.3%（wt%）、HL 添加量为 0.3%（wt%）时对 PP 抗氧化效果最佳。其中，HL 对 PP 抗氧化性能最好，比天然抗氧剂 CL 抗氧化效果好。3. SL、DL 和 HL 对 PP 试样熔融温度无影响。分子量和 TG 分析结果表明，三种抗氧剂具有稳定的热性能意味着它们有成为 PP 材料的抗氧化剂潜能；氧化诱导实验（OIT）证明三种改性抗氧剂均能延缓 PP 的老化时间，其中 HL 的氧化诱导时间最长，抗氧化效果最好；SL、DL 和 HL 可提高 PP 结晶温度，加快 PP 结晶速率；经室内热氧老化后，SL、DL、HL 可有效保持 PP 各项力学性能和 PP试样的扭矩值，表现对 PP 具有长效抗氧化性能。4.将 PP、CL/PP、SL/PP、DL/PP 和 HL/PP 样品分别放在吐鲁番和塔什库尔干两大暴晒区进行老化试验;实验结果表明，HL/ PP 试样的扭矩随老化时间的增加均高于 PP、CL/PP、SL/PP 和 DL/PP 且最稳定，可以筛选 HL 为最优改性木质素基抗氧剂。关键词：聚丙烯（PP）；抗氧剂；改...