黄色指数在塑料老化性能评价方面的应用

黄色指数在塑料老化性能评价方面的应用

牛壮

中国石油抚顺石化烯烃厂质检车间 辽宁 抚顺 113000

摘要：目的：探讨黄色指数在塑料老化性能评价上的应用。方法：通过试验，分析了黄色指数在加热、加工、光照条件下对塑料老化性能的评价能力，探讨了上述三种情况下黄色指数的应用效果。结果：黄色指数能够给出量化的塑料老化评价结果，且评价结果可靠。结论：黄色指数有良好的塑料老化性能评价作用。

关键词：黄色指数；塑料老化；塑料性能

引言：塑料老化属于一种化学反应，其形成原因包括光照、热、外力作用等。但由于塑料的老化会造成其颜色泛黄、表面龟裂的性能问题，影响其的使用，因此，需要对塑料的老化性能加以评价，并总结出塑料老化性能特质，然后再根据该性能进行塑料的应用、保养，才能保证塑料制品的使用效果。

1材料与方法

1.1材料仪器

在此次研究中，研究者所用的塑料材料为常见的PP T30S树脂。在试验中所用的仪器包括，色差计、热老化试验箱、单杆螺旋挤出机、紫外线照射设备、BYK黄色指数仪器、傅里叶变换红外光谱仪等，上述仪器已经经过调试，性能良好、稳定。此外，上述材料也均为同一正规生产厂家生产的同一批产品，不存在会影响试验结果的材料个体、批次差异。

1.2试验方法

在本次研究中，设置了三次试验，分别为加热老化试验、加工老化试验、光氧老化试验，并借此模拟塑料的加热老化、加工老化、光氧老化这三种主要的老化状态，然后用黄色指数，分别评价三种老化情况下，塑料的老化性能，再分析评价结果，来探讨黄色指数的应用效果。在此过程中，加热老化试验的程序为，先用单螺杆、模具，使树脂成型转变成常规塑料制品形态，再将其放入热老化试验箱中，进行热老化处理，然后用黄色指数对其老化性能予以评估。加工老化试验的程序为，用单螺杆反复挤出树脂，然后将其压模处理，最后用黄色指数对其老化性能予以评估。光氧老化试验的流程为，先将树脂予以成型处理，再用紫外线照射仪器，对其进行照射，再用黄色指数予以评估。此外，为了验证黄色指数评估结果的准确性，研究者还应用了目前较为可靠的光谱法，对塑料老化性能进行了评估，并将两种评估结果加以对比，分析黄色指数评估结果的准确性。在上述试验操作中，塑料制备，即树脂压出成型操作，遵循GB/T9352-1988中的试样制备规程，同时，黄色指数评估操作，则遵循GB/T2409-1989中的试验规程。

1.3试验中的老化机理

在试验中，加热老化机理可以被阐释为，化学反应造成的弱键、缺陷改变，导致塑料结构的不稳定。其中，塑料分子结构中弱键、缺陷的改变，通常有四种形式，即链引发、链增长、链支化、链终止。使用化学反应式来阐释，则可分别表示为，引发: ,增长： ,支化： ,终止： 。加工老化的机理可以被阐释为，在外力作用下，树脂与空气、光会充分接触，导致光氧老化反应加剧，最终形成塑料老化的问题。其中，光氧老化机理为，由于日光中紫外线的光能量较大，可以达到160~600kJ/mol的塑料共价键离解能量水平，因此，日光照射下，塑料中的共价键会出现离解现象，然后在氧气的参与下，形成自动氧化反应，导致塑料老化。

1.4黄色指数测试

黄色指数是指，白色、无色、半透明塑料，在不含荧光物质的情况下，其偏离白色的程度。一般来说，黄色指数的测试方法为，根据现行规程，用规程中规定的光源对塑料进行照射，然后测定此条件下，塑料的三刺激参数，再将该参数代入到公式中进行计算，即可得出黄色指数。若指数＞0，则说明材料为黄色，若指数＜0，则说明材料为蓝色。在老化性能测试中，通过检测塑料老化处理前后的黄色指数值，再将两个值进行对比，即可得出塑料的老化性能特质。通常来说，如果指数前后相差越大，就说明塑料老化越严重。

2结果与分析

2.1试验结果

在热氧老化试验中，研究者将5组塑料放入试验箱加热了62d，得到黄色指数检测数据如表1。从表中可以看到，2号样品的指数变化最大，而1号样品的变化最小，由此可见2号样本的抗老性能较弱，1号样品的抗老性能较强。

表1 热老化试验黄色指数检测数据表

在加工老化试验中，研究者取了三组塑料试样，反复进行了5次试样挤出加工，并在第1、3、5次挤出时，测量了黄色指数，得出结果如表2。由此可见，2号的指数变化较小，而3号最大，因此，2号塑料的加工性能较好、3号塑料的加工性能不佳。

表2 加工老化试验黄色指数检测数据表

在光氧老化试验中，研究者取了一个试件，用紫外线仪器，以3d为一个黄色指数测量周期，进行了27d的紫外线照射，得出结果如表3。由此可见，在光照条件下，塑料的老化程度会随着光照时长的增加不断加重^[1]。

表3 光氧老化试验黄色指数检测数据表

2.2结果分析

根据上述结果可以看出，黄色指数能够给出较为精细的量化评价结果，且这种评价结果，可以有效用于对比两种塑料的老化性能，并帮助人们判定塑料老化性能的相对优势，同时，这种量化的评价结果较为直接，使人们得以更加便捷的判断塑料产品在老化性能上的相对优势。此外，黄色指数法也适用于分析产品个体的老化性能规律，如：在光氧老化试验中，通过直观地对比数据，即可了解到塑料的光氧老化性能规律为，光照时间越长，其老化程度就越重^[2]。

3讨论

最后，为了验证黄色指数法是否可靠，研究者用红外光谱法，测定了上述三种老化条件下，塑料的羰基指数变化。其中，羰基指数属于一种衡量塑料老化程度较为权威、可靠的参数。而研究者通过分析羰基指数的变化，所得出的老化性能评估结果与黄色指数法得出的结果相同，由此可知，黄色指数法在老化性能评价中的应用较为可靠，加之其所得出评价结果极为直观，指数测定也比较便捷，因此，人们用黄色指数进行塑料老化性能的评价，能够提高评价工作的效率，以及评价结果的直观性。

结论：综上所述，应用黄色指数对塑料老化性能加以评价，能够得出精准的塑料性能参数。经过上述探究过程，研究者发现黄色指数适用于光照、加热、加工三种情况下的塑料老化性能评价，且结果精准可靠，因此，黄色指数在塑料老化性能评价上具有良好的使用性能。

参考文献：

[1]佘祖新,李茜,孙有美. 试验环境和时间对泡沫塑料性能影响的显著性分析[J]. 合成材料老化与应用,2021,50(03):14-16.

[2]颜晨曦,曹建平,于洋. 大气环境下环氧涂层的老化行为及防护性能[J]. 电镀与精饰,2021,43(06):50-56.