聚丙烯在加工和使用过程中受热、氧和紫外辐照的共同作用，分子链上会生成羰基基团。FTIR技术通过检测羰基吸收峰的强度变化，可以定量跟踪PP的氧化降解过程。我们在老化测试中累计分析了200多组PP样品，从分子层面总结一下羰基指数与老化时间的关系。
羰基指数与氧化降解的分子机制
PP分子链上的叔碳原子在热氧条件下最容易受攻击形成大分子自由基，与氧气反应生成过氧自由基，通过链式反应生成酮、醛、羧酸等含羰基化合物。FTIR波数1715cm⁻¹处的吸收峰对应酮羰基C=O伸缩振动，1740cm⁻¹的肩峰对应酯羰基。我们按GB/T 36808-2018的预处理要求，将PP在70℃干燥2h后用ATR-FTIR在650至4000cm⁻¹采集光谱。羰基指数计算以1715cm⁻¹峰面积除以2720cm⁻¹处CH₃甲基特征峰面积作为内参比，可消除样品厚度对吸光度的影响。
不同辐照条件下羰基指数的S形增长曲线
用氙灯老化试验箱设定三个辐照度：0.35、0.55、0.75W/m²，对应GB/T 16422.2-2014的三种辐照标准。PP在0.55W/m²下老化500h后，羰基指数从0.08升至0.47。曲线呈S形：前100h诱导期缓慢升至0.15；100至350h快速增长期斜率最大达0.40；350h后进入饱和期。S形拐点对应PP表面出现微裂纹的时间。用FTIR面扫描发现，裂纹两侧100μm范围内的羰基指数比未开裂区域高0.12至0.18。
羰基指数与断裂伸长率的关联规律
当羰基指数超过0.30时，断裂伸长率从400%骤降至50%以下。分子链断裂到一定阈值后，缠结网络崩溃，材料从韧性变脆性。GB/T 1040.2-2022推荐的老化终点评判指标是断裂伸长率保留率≤50%，对应我们的数据是羰基指数约0.35。建议在做PP老化寿命评估时把FTIR羰基指数和拉伸性能一起测，两个指标互相印证。
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