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Tiangang® HS-光稳定剂944的应用

Tiangang® HS-944是聚合型HALS,因其具有独特的分子结构,相对分子质量较高而适度,除具有优异的光稳定作用外,还兼具抗热氧老化功效,因此广泛用于各种塑料制品中,尤其宜用作聚烯烃稳定剂,其效果优于Tiangang® BW-10LD(622)等其它光稳定剂。例如报导称,以100微米PE薄膜为例,在相同稳定剂浓度下,含944的LDPE薄膜寿命比含Tiangang® BW-10LD(622)的薄膜高1倍~2倍;若以相同寿命为标准,0.15% Tiangang® HS-944的效能比0.6% Tiangang® 622还要优越。
以上两种HALS均为聚合型,相对分子质量都在3000左右,但效果相差甚远,其中一个原因是分子结构差异所致。Tiangang® BW-10LD(622)分子主链的亚乙基和哌啶环上氮原子相连接,根据HALS光稳定机理可知,在应用时其哌啶环氮原子和亚乙基之间的分子键必然断裂,而生成稳定的氮氧自由基,才能捕获高分子材料降解产生的自由基,这就意味着Tiangang® BW-10LD(622)大分子断裂为较小分子,其相对分子质量大幅度下降,从而影响了其稳定效果。而Tiangang® HS-944在应用过程中生成氮氧自由基后,失去的只是哌啶环氮原子上的氢原子,却增加了氧原子,Tiangang® HS-944相对分子质量反而增加了150左右,没有Tiangang® BW-10LD(622)相对分子质量降低的问题。另外,Tiangang® BW-10LD(622)分子主链含有酯基,有可能产生水解而导致相对分子质量下降,也可能吸收光子而引发被保护基材的光降解;而Tiangang® HS-944分子主链只有化学稳定性较好的碳-碳和碳-氮键,化学稳定性和光稳定性都比前者好。
HALS是一种碱性物质,含有HALS的聚合物在加工和使用过程中与酸性物质接触,使一部分HALS变为盐,因此妨碍了哌啶氮氧自由基的生产速度和HALS光稳定化效能的充分发挥。为此,并为了拓宽HALS应用领域,80年代以来人们努力降低HALS碱性,方法是哌啶氨基的烷基化,烷氧基化和酰基化等。例如,以烷氧基取代哌啶亚氨基上的氢原子形成“NOR”结构的Tiangang® HS-112,使得pKa值从9降至4左右,可用于含卤阻燃剂和硫醚抗氧剂的聚合物中,为展宽HALS应用领域提供了一个很好的范例,HALS低碱性化成为HALS发展趋势之一。然而在非酸性应用条件下,不一定非苛意追求低碱性化不可,而且碱性高的HALS光稳定效果有时并不比碱性低的差,例如Tiangang® HS-944和Tiangang® BW-10LD(622)的pKa值分别为8.6和5.5,前者比后者碱性强1000倍。在酸性条件下做了下述试验:将含有0.3%分别为Tiangang® HS-944和Tiangang® BW-10LD(622)的LDPE薄膜,每116小时浸在浓度为0.1N盐酸水溶液中16小时,取出后在氙灯的紫外线照射条件下人工加速老化100小时,如此反复浸渍-老化,直致该膜羰基指数均达0.3为止,计算两种膜老化所需时间,结果是含Tiangang® HS-944和Tiangang® BW-10LD(622)的薄膜分别为4400小时和3400小时。结果显示即使在如此强酸条件下,碱性强的Tiangang® HS-944光稳定效果却比碱性低的Tiangang® BW-10LD(622)好的多。从Tiangang® HS-944分子结构式可知,其每个分子链节中只有两个哌啶氨基,却另有三个仲氨和叔氨基,以及三嗪环上三个亚氨基,所以Tiangang® HS-944的强碱性并非都来自哌啶氨基,在酸性物质存在时,其它氨基吸纳了部份酸性物质,起到保护哌啶氨基的作用,类似在塑料加工配方中添加硬脂酸盐、金属氧化物等碱性物质和环氧化含物的效果。另外,哌啶氨基成盐后并是可逆的,该盐和Tiangang® HS-944分子中其它碱性基团作用可以再生哌啶氨基,此种动态平衡,也使Tiangang® HS-944得以有较高的光稳定作用。然而Tiangang® BW-10LD(622)分子种除了哌啶氨基以外,没有其它碱性基团,因此它也就无所保护,一旦成盐后也难于再生,低碱性反而成为光和热氧稳定性能的限制条件。

相关资质

  • 国家级高新技术企业
  • 中国塑料加工工业协会,副会长单位
  • 中国农用塑料应用技术学会农塑制品分会,副会长单位
  • 全国塑料标准化技术委员会 老化方法分会,委
  • 美国塑料工业协会SPI,会员单位