PP無紡布耐候母粒LS-133W及其應(yīng)用
PP無紡布在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的農(nóng)用豐收布、防霜凍保護(hù)罩等，綠化領(lǐng)域的城市綠地，高速公路、鐵路兩側(cè)護(hù)坡綠化等，以及遮陽帽、遮陽傘、戶外廣告牌、帳篷、戶外背包、戶外運(yùn)動(dòng)服、汽車戶外防塵罩等戶外制品中被廣泛使用。但是，由于PP本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其在加工和使用過程中均容易受到熱、氧、光、環(huán)境氣候等因素的影響而發(fā)生老化降解，導(dǎo)致產(chǎn)品壽命大大縮短，造成資源的極大浪費(fèi)。尤其是在戶外應(yīng)用的PP無紡布制品，由于其材質(zhì)本身較薄，在各種老化因素的影響下，老化速度更快。因此，提高戶外用PP無紡布的耐候性和耐用性具有極大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。
目前，提高PP耐候性的主要方法是添加防老化助劑。雖然現(xiàn)在市場(chǎng)上有很多適用于PP材料的抗老化助劑品種，但直接添加抗老化助劑的生產(chǎn)方式往往使得助劑在產(chǎn)品中的分散不均并導(dǎo)致其抗老化效能的降低，尤其在無紡布行業(yè)，該方法易造成無紡布生產(chǎn)過程中發(fā)生斷絲，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行和降低生產(chǎn)效率。在PP無紡布的抗老化方面，主要是采取在生產(chǎn)時(shí)加入耐候母粒的方式，目前市場(chǎng)上用于無紡布耐候改性的成熟助劑體系和產(chǎn)品絕大部分由國外公司供應(yīng)，國內(nèi)也有部分企業(yè)生產(chǎn)該類耐候母粒，但添加量較大，由于該類產(chǎn)品的售價(jià)較高，增加了企業(yè)的成本，壓縮了相關(guān)企業(yè)的利潤(rùn)，國內(nèi)廠家的抗老化無紡布主要以出口為主，這無疑阻礙了我國耐候無紡布行業(yè)的快速發(fā)展。
對(duì)此，我們根據(jù)PP無紡布的生產(chǎn)工藝及戶外使用要求選擇合適的抗老化助劑，通過抗老化助劑體系的多元化配方設(shè)計(jì)，開發(fā)出一種具有優(yōu)異的加工穩(wěn)定性、突出的長(zhǎng)效熱氧穩(wěn)定性、高效光穩(wěn)定性和耐候性的PP無紡布專用耐候母粒LS-133W，使得PP無紡布能有效抵抗在加工生產(chǎn)和戶外使用過程中由于熱、氧、光、環(huán)境和氣候等因素導(dǎo)致的老化降解問題，顯著延長(zhǎng)戶外產(chǎn)品的使用壽命。本文著重對(duì)其與國外同類進(jìn)口母粒在PP無紡布中的應(yīng)用進(jìn)行了對(duì)比研究。
1 PP無紡布耐候母粒LS-133W的基本性能
表1為耐候母粒LS-133W的物性參數(shù)數(shù)據(jù)表。該母粒所用載體樹脂與無紡布用PP基體樹脂具有極好的相容性，且其熔融指為37g/10min （230℃，2.16kg），與無紡布用PP基體樹脂具有相匹配的熔體流動(dòng)性，易于實(shí)現(xiàn)其與基體樹脂的共混和抗老化助劑成分的均勻分散；同時(shí)本產(chǎn)品的熱分解溫度達(dá)到320℃以上，完全滿足PP紡絲的高溫耐熱要求。經(jīng)PP無紡布生產(chǎn)廠家使用后，反饋結(jié)果表明本產(chǎn)品具有優(yōu)異的加工穩(wěn)定性，有效避免了生產(chǎn)過程中的斷絲現(xiàn)象，保證了PP紡絲的可連續(xù)生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。
表1 耐候母粒LS-133W的物性參數(shù)
2 PP無紡布老化前后的力學(xué)性能
表2是分別添加了LS-133W耐候母粒和進(jìn)口抗老化母粒的1#和2#PP無紡布及未添加抗老化母粒的0#無紡布經(jīng)氙燈老化不同時(shí)間后的力學(xué)性能。
由表中數(shù)據(jù)可知，0#、1#和2#PP無紡布樣品的斷裂強(qiáng)力保持率和斷裂伸長(zhǎng)率保持率均隨著老化時(shí)間的增加而降低。經(jīng)240h的氙燈老化時(shí)間后，未添加抗老化母粒的PP無紡布的縱向斷裂強(qiáng)力保持率分別為5.6%；斷裂伸長(zhǎng)率保持率為1.9%，性能明顯下降，不能滿足戶外使用的要求。而添加了抗老化母粒的1#和2#無紡布的斷裂強(qiáng)力保持率和斷裂伸長(zhǎng)率保持率均顯著提高；經(jīng)240h氙燈老化后，1#和2#無紡布的斷裂強(qiáng)力保持率分別為84.4%和83.1%，斷裂伸長(zhǎng)率保持率分別為62.7%和62.1%。
這是因?yàn)镻P受光照后，其光氧老化反應(yīng)以分子鏈斷裂反應(yīng)為主，過程中產(chǎn)生的大量的自由基進(jìn)一步加速了PP的老化降解，而抗老化母粒中含有對(duì)PP無紡布起光氧穩(wěn)定化作用的光穩(wěn)定化助劑成分，這些有效成分不僅可以吸收和屏蔽紫外光部分，也可同時(shí)捕獲PP斷裂產(chǎn)生的大分子鏈自由基，有效延緩了PP的進(jìn)一步老化降解。
同時(shí)，由表2可知，經(jīng)相同時(shí)間的氙燈老化后，1#無紡布的各項(xiàng)性能均高于2#無紡布，這表明LS-133W耐候母粒對(duì)PP無紡布的抗老化性能明顯優(yōu)于國外進(jìn)口抗老化母粒。
表2. PP無紡布老化前后的縱向力學(xué)性能
3 PP無紡布老化前后的灰標(biāo)評(píng)級(jí)
顏色的改變是材料老化的最直觀反映，變色評(píng)級(jí)是評(píng)價(jià)其外觀顏色變化的一種重要手段，灰標(biāo)等級(jí)評(píng)定是在標(biāo)準(zhǔn)光源D65下評(píng)定，5級(jí)最好，1級(jí)最差。 表3為未添加抗老化母粒的0#無紡布，分別添加了LS-133W抗老化母粒和進(jìn)口抗老化母粒的1#和2#PP無紡布在氙燈老化不同時(shí)間后的變色評(píng)級(jí)結(jié)果。
由表可知，經(jīng)240h的氙燈老化時(shí)間后，未添加抗老化母粒的PP無紡布的灰標(biāo)等級(jí)為2級(jí)；添加了LS-133W耐候母粒的1#無紡布和添加了進(jìn)口抗老化母粒的2#無紡布的灰標(biāo)等級(jí)分別為4-5級(jí)和4級(jí)。這表明，添加抗老化母粒對(duì)PP無紡布的色澤保持具有明顯的效果，且LS-133W的效果更佳。
表4. PP無紡布材料老化前后的變色評(píng)級(jí)
4 結(jié)論
（1）未添加抗老化母粒的PP無紡布經(jīng)氙燈老化后，斷裂強(qiáng)力保持率和斷裂伸長(zhǎng)率保持率明顯下降，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足戶外實(shí)際應(yīng)用的要求；
（2）耐候母粒LS-133W和進(jìn)口抗老化母粒的添加均有效提高了PP無紡布的斷裂強(qiáng)力保持率和斷裂伸長(zhǎng)率保持率，同時(shí)對(duì)PP無紡布的色澤保持具有顯著效果；
（3）在添加量相同（2.5wt%）的情況下，耐候母粒LS-133W對(duì)PP無紡布的抗老化性能明顯優(yōu)于國外進(jìn)口抗老化母粒，且性價(jià)比更具競(jìng)爭(zhēng)力。