四甲基和五四基哌啶化合物对聚合物稳定作用机理的探索

本工作利用IR、UV、ESR、TG-DTA谱测定以及吸氧动力学，老化试验箱氧化，微量羰基测定，微量过氧化物测定，力学性能测定等方法，对不同结构的受阻派啶在聚丙烯热氧化及大气曝露中的行为进行了较全面地考察。着重研究四甲基哌啶与五甲基哌啶的稳定效能及反应机理的差异。其中讨论的主要问题有：关于哌啶向氮氧自由基的转化及其在热氧化中所起的作用；不同结构派啶衍生物对聚丙烯稳定作用的温度效应及浓度效应；其他因素对含不同结构派啶化合物聚丙烯热氧化稳定效能的影响；哌啶类稳定剂大气老化稳定效能考察等，得到的主要结果如下：五甲基哌啶同四甲基派啶一样，无论在光氧化还是在热氧化中都可能转化为相应的氮氧自由基，后者通过捕获烷基自由基起稳定作用。同样条件下，五甲基派啶与四甲基派啶相比较，上述转化过程不易发生。比较了若干种不同结构的哌啶衍生物，得出它们的热氧化稳定规律为五甲基哌啶>四甲基派啶；而就任何一类相同派啶环结构而言，则为三哌啶>双哌啶>单派啶。在热氧化中，甚至在光氧化中，五甲基哌啶的稳定效能都较之甲基派啶为佳。对于容易转化为氮氧自由基的四甲基哌啶稳定效能较低的解释是：四甲基哌啶在向氮氧自由基转化过程中产生的中间产物自由基参与了链式引发反应，而五甲基哌啶不存在此反应，且由于具备较易与氢过氧化物缔合的条件，稳定效能较高。文中给出了证实上述稳定化作用机理存在的实验证据。论文结束前，还根据一系列实验事实，对哌啶的生产及使用提出了自己的看法，认为：在大气条件下使用，四甲基哌啶醇，四甲基哌啶醇氮氧自由基等单哌啶类都是较好的稳定剂；温度较高条件下使用及苛刻的高温加工条件，以选用GW508或GW650为宜；无论从耐热氧化及从耐光氧化方面考虑，Tinuvin 770都不是理想的稳定剂，可较少生产、选用，予期，这些对哌啶的实际使用，会有一定参考意义。