塑料快速过程稳定化的新方法

塑料材料容易被大气中的塑料氧气降解。这些自动氧化反应发生在环境温度下，快速但在熔化加工过程中变得尤为重要。过程向聚合物中添加抗氧化剂会导致氧化过程明显减慢。稳定只有这样，新方才有可能通过注塑成型等方式生产塑料件。塑料

开发新的快速塑料等级伴随着冗长的实验程序来优化抗氧化剂含量。对于弗劳恩霍夫结构耐久性和系统可靠性研究所来说，过程这些在线流变学研究是稳定加速开发过程的一种很有前途的方法。

抗氧化剂

有机物质，新方因此也包括塑料，塑料在与空气接触时会通过自动氧化而降解。快速这种降解由升高的过程温度或光照引发，并作为导致聚合物链裂解的稳定自由基链反应传播。后者主要受到OH自由基的新方攻击，导致氢过氧化物部分的形成。这些触发后续反应，导致OH自由基的再生。

为了对聚合物进行最佳保护，必须添加两种不同类型的抗氧化剂。主要抗氧化剂通常含有酚结构，可淬灭OH自由基。二级抗氧化剂由官能团的位阻烷基衍生物组成，例如亚磷酸酯或硫醚。它们与氢过氧化物反应而不形成OH。因此，两种类型的抗氧化剂以协同方式起作用。在所描述的实验中使用了一种典型的市售稳定剂包，其中包含等量的两种抗氧化剂。

研究过程稳定性

市售的原始塑料等级通常配备了适当的稳定剂包，可以随时使用。为了资源效率和经济性，在开发新塑料等级时必须确定加工稳定剂的最佳含量。将用过的塑料加工成回收物面临同样的问题，因为稳定剂在之前的生命周期中经常被耗尽。

将轧机装料与回收料混合以用于例如注塑成型，需要添加根据各种塑料类型及其老化阶段调整的稳定剂。优化稳定剂含量的传统方法是基于混合一系列含有不同数量的抗氧化剂。然后通过不同的测试对化合物进行离线表征，例如熔体体积速率（MVR，DIN1133-1）或氧化诱导时间（OIT，ASTMD3895-19）。只有在复合步骤之后才能获得第一个可靠的结果。

在线表征提供了新的潜力

FraunhoferLBF的研究人员正在努力获得有关复合步骤中实际稳定剂含量功效的指标。为此，在改变配方时，熔体的粘度被用作记录的响应。这是通过在双螺杆挤出机的螺杆尖端后面安装一个在线流变仪来测量剪切流动曲线和拉伸粘度来实现的。

第一个实验是在最低限度稳定的原始聚丙烯(PP)上进行的。

添加的稳定剂的量在选定的螺杆速度下变化。与工艺相关的降解减少会立即反映在流动曲线中粘度的增加上。超过一定的添加剂水平，粘度不会进一步增加。这意味着对于实际加工条件，稳定剂浓度已达到极限，超过该极限无法实现进一步改进。

因此，在线流变学为配方开发人员提供了有关复合过程中加工稳定剂功效的宝贵信息。

此外，不同聚合物的流动曲线也不相同。因此，流量曲线的信息含量远高于来自MVR测量的单个数值的信息含量。此外，伸长粘度的流动曲线可以包括在评估中。在适当的基于AI的系统的支持下，在线流变学似乎是一种非常有前途的工具，可以在回收物生产过程中实现稳定，并能够实时调整磨机装料的老化阶段。

由Fraunhofer-Gesellschaft提供