В COA на ПП может быть указано “1500 ppm фенольного АО + 1000 ppm фосфита + 500 ppm скользящей добавки”, и это выглядит как полный пакет добавок. Верны ли эти цифры, зависит от того, идет ли марка на трубу для горячей воды, на тканый мешок, подверженный УФ-излучению, или на прозрачный стаканчик для йогурта.
PP is chemically vulnerable in a way most thermoplastics are not. The tertiary carbon on every repeat unit is the preferred site for radical oxidation. A stripped-down
PP resin
embrittles within months of melt processing and faster outdoors.
.
Why PP Needs Additives in the First Place
Polypropylene without stabilizers
loses molecular weight in hours under processing-temperature shear. The tertiary C-H bond on each propylene repeat unit dissociates roughly 80 kJ/mol weaker than a polyethylene secondary C-H. PP forms hydroperoxides much faster during extrusion and injection molding.
.
Chain scission follows, MFI drifts upward, and the part either cracks in service or fails an Izod requalification six months in.
.
Three vulnerabilities drive the package design. Thermal-oxidative attack during melt processing (220-280 °C) is handled by an antioxidant pair.
.
UV photo-oxidation in outdoor service is handled by HALS or UV absorbers. Surface and processing behavior — slip, antistat, clarity — is handled by smaller-volume functional additives.
.
Antioxidant Additives: Phenolic Primary plus Phosphite Secondary
The default PP antioxidant system is a phenolic primary plus a phosphite secondary, run at 1000-2500 ppm total (0.1-0.25 wt%) for general-purpose grades.
. Irganox 1010
is the most common phenolic. Irgafos 168 is the most common phosphite.
.
The two work at different points in the oxidation chain. Irgafos 168 preferentially decomposes hydroperoxides during processing. Irganox 1010 captures free radicals long-term in service and governs how the resin ages in storage.
.
Real-world ratios skew much further toward phosphite than textbook examples suggest. A measured PP film sample analyzed in ACS Omega in 2020 showed Irganox 1010 at 220 wppm and Irgafos 168 at 1580 wppm.
.
That roughly 7× phosphite-to-phenolic ratio reflects how much processing-protection load Irgafos carries on high-shear extrusion lines. For long-term thermal stability alone, Irganox 1010 in the 500-1000 ppm window is typical.
UV Stabilizers and HALS for Outdoor Service
PP that sees sunlight — woven bags, agricultural film, garden furniture, automotive exterior trim — needs a hindered amine light stabilizer (HALS) at 0.1-0.5 wt% (1000-5000 ppm). Chimassorb 944 is the most common HALS for general outdoor PP.
.
Tinuvin 622 at 0.3% is a common alternative in fiber. Severe UV exposure pushes loading to 2.0 wt%.
.
HALS works differently from the antioxidants above. A UV absorber dissipates incident UV as heat and depletes as it works.
.
HALS traps free radicals through a nitroxyl-radical regeneration cycle, so the stabilizer cycles rather than being consumed. One-time shield vs self-healing armor.
.
USPTO patent 8721946 documents automotive interior PP at 1000-2500 ppm HALS on top of 400-2400 ppm phenolic AO plus 500-1500 ppm phosphorus AO. That HALS top-up over the producer baseline is what most outdoor and automotive grades look like.
.
Slip and Antistat Agents
Two surface-acting families share the same bloom mechanism but different jobs — slip controls film friction; antistat dissipates charge on molded parts.
.
Slip agents
Slip agents lower the coefficient of friction on PP film so wound rolls unwind cleanly. Erucamide and oleamide are the standard fatty amides at 500-2000 ppm.
.
The trade-off is bloom-rate control. Too low and the COF stays high. Too high and you get plate-out on the chill roll.
.
Erucamide is also one of the fastest-degrading additives in PP processing, alongside Irgafos 168. Akoueson et al. in Science of the Total Environment (2023) and ACS Omega (2020) both measured these two as the highest-degradation-rate species under typical extrusion conditions.
.
Push the extruder 20 °C hotter than the data-sheet target and the in-part erucamide concentration after processing can already sit well below the nominal. The 1500 ppm spec assumes a controlled process window, not infinite headroom.
.
Antistat agents
Antistat agents — typically glycerol monostearate (GMS) or ethoxylated amines at 500-2000 ppm — manage static charge on injection-molded parts and fibers. The mechanism is similar to slip in that the additive blooms to the surface. Antistat is omitted in food-contact PP where migration is regulated.
Clarifier and Nucleator Additives for Clear PP
For clear PP cups, jars, and thin-wall packaging, sorbitol-based clarifiers like Millad NX 8000 and Millad 3988 run at 0.2-0.25 wt% (2000-2500 ppm). Organophosphate nucleators like Milliken HPN-68 and NJStar NU-100 run lower at 0.1-0.15 wt%.
Nucleators do a different job. They raise crystallization temperature without targeting transparency, which speeds injection cycle time.
New-generation nucleators are roughly 3× more efficient than legacy sodium benzoate. Milliken documented a 39.8% cooling-time reduction with HPN-68 in injection molding.
Less-Common PP Additives: Flame Retardants, CR Peroxide, Color Masterbatch
Three families round out the typical PP additive package, with much wider loading ranges.
- Антипирены — бромированные системы, такие как BDDP с синергистом триоксидом сурьмы, используются в количестве 5-10 мас.% для достижения UL 94 V-0 или V-2. Безгалогенные минеральные системы (ATH, Mg(OH)₂) требуют 15-30 мас.% для того же рейтинга, и при таких концентрациях механические свойства заметно меняются.
- Пероксид для контролируемой реологии — DHBP (Luperox 101) в количестве 200-600 ppm на экструдере деструктирует смолу, повышая ПТР и сужая молекулярно-массовое распределение. Это химия на стороне производителя, создающая варианты марок “CR” в каталогах поставщиков.
- Суперконцентрат красителя — коэффициент разбавления 1-4 мас.% в зависимости от содержания пигмента в носителе. Цвет поступает отдельным потоком гранул, подаваемым в горловину; примечание о добавках в COA базовой смолы его не включает.
Базовый уровень производителя: какие добавки уже содержатся в гранулах ПП
Наиболее полезная ментальная модель для чтения примечания о добавках ПП в COA — это двухслойная модель: базовый уровень производителя плюс доводка компаундера. Китайские государственные производители — Sinopec, PetroChina (включая комплекс в Душаньцзы) и CNOOC — поставляют марки ПП общего назначения с базовым пакетом антиоксидантов и скользящих добавок, вводимых на стадии полимеризации.
Типичный базовый уровень для гомополимера, такого как PetroChina T30S, или статистического сополимера, такого как PetroChina Dushanzi T4401, составляет 800–1500 ppm фенольного АО, 800–1500 ppm фосфита и 500–1500 ppm скользящей добавки. Компаундер добавляет сверху дополнительные слои в зависимости от конечного применения.
Для наружного применения: 1000–5000 ppm HALS, часто в 2–5 раз превышающих общее количество базовых стабилизаторов. Для прозрачного литья под давлением: 2000–2500 ppm сорбитного осветлителя. Для автомобильного интерьера: пакет HALS + скользящая добавка, указанный выше.
Примечание о добавках в COA описывает базовый уровень производителя. Технический паспорт (TDS) для компаундированной марки описывает полный пакет.
Что читатели COA чаще всего оценивают неправильно
Ошибка, которую я вижу чаще всего, — это трактовка базового примечания производителя о феноле + фосфите + скользящей добавке как полного пакета добавок, а затем указание наружной или автомобильной детали на основе этого. Эта базовая линия верна для обычной литьевой детали для внутреннего применения. Она неверна для всего, что подвергается УФ-излучению, длительному нагреву или пленочной линии, критичной к скольжению.
Читайте примечание о добавках в COA как то, чем оно является: базовый уровень производителя. Затем решайте, кто отвечает за разрыв между этим базовым уровнем и спецификацией конечного применения. HALS, УФ-абсорбер, осветлитель или специальная добавка должны откуда-то взяться, и концентрация, нормальная для литьевого стаканчика, неверна для тканого мешка под солнцем Эр-Рияда.
Указывайте конечное применение в запросе, а не только код марки. Спросите своего поставщика смолы, какой базовый уровень производителя несет партия и что компаундеру все еще пришлось бы добавить; канал, который может ответить на оба вопроса, прочитал тот же COA, который вы держите в руках.