聚合物助剂原理论文

聚合物助剂原理论文

摘要：抗氧剂是重要的的聚合物稳定化助剂。综述了聚合物抗氧剂的理论研究进展和技术开发趋势，归纳了近10年来国内外抗氧剂新品种的主要功能结构和应用特征

关键词：抗氧剂碳自由基捕获剂受阻酚抗氧剂辅助抗氧剂

ABSTRACT

Antioxidants are very important stabilizing additives in polymer.The development of theory research on polymer antioxidants industry and the trend of technical development were systematically introduced.The main functional structures and applied traits of antioxidants in domestic and foreign market in last ten years were summed up.

Keywords: antioxidants;carbon free radical trappers;hindered amine light stabilizer antioxidants;auxiliary antioxidants

广义上说，多数弱还原剂都是抗氧化剂，只是根据不同的工业用途选取合适的。有较高化学、物理稳定性的，或是低毒性的弱还原剂，都可以巧妙的运用于配方中作为抗氧化剂。例如：柠檬酸是有弱还原性的有机酸，我们可以将其运用于饮料配方中起着抗氧化剂的作用；食品摆放时间长了容易氧化变质，可以加入少量抗氧剂来延长它们的储存时间；塑料、合成纤维和橡胶等高分子材料容易发生热氧降解反应，加入抗氧剂可以保持高分子材料的优良性能，延长使用寿命……

有机化合物的热氧化过程是一系列的自由基链式反应，在热、光或氧的作用下，有机分子的化学键发生断裂，生成活泼的自由基和氢过氧化物。氢过氧化物发生分解反应，也生成烃氧自由基和羟基自由基。这些自由基可以引发一系列的自由基链式反应，导致有机化合物的结构和性质发生根本变化。抗氧剂的作用是消除刚刚产生的自由基，或者促使氢过氧化物的分解，阻止链式反应的进行。能消除自由基的抗氧剂有芳香胺和受阻酚等化合物及其衍生物，称为主抗氧剂；能分解氢过氧化物的抗氧剂有含磷和含硫的有机化合物，称为辅助抗氧剂。

碳自由基捕获机理

根据经典的氧化降解机理，以前人们对抑制聚合物热氧降解的认识一直停留在捕获过氧

自由基和分解氢过氧化物的阶段，普遍认为聚合物受热分解生成的以碳为中心的自由基存活寿命很短，难以捕获和抑制。自从２０世纪９０年代日本学者提出了在无氧或缺氧状态下（如聚合物的挤出加工过程）碳自由基具有足够的存活时间，可能导致聚合物交联、断链等老化现象发生。研究发现双酚单丙烯酸酯类化合物能以其独特的双官能团捕获碳自由基，聚合物稳定配方中加入该类化合物后，稳定化效果明显有了提高，不仅在理论而且在试验中均证明了此机理的正确性。自此以后，人们开始了对自由基捕获剂的大量研究。至今报道的碳自由基捕获剂有芳基苯并呋喃酮、羟胺、受阻胺、双酚单丙烯酸酯类等。

分类:

1、芳香胺类抗氧剂

芳香胺类抗氧剂，又称为橡胶防老剂，是生产数量最多的一类，这类抗氧剂价格低廉，抗氧效果显著，但由于使制品变色，限制了它们在浅色和白色制品方面的应用，主要用在塑料、合成纤维、乳胶、石油制品、食品、药物和化妆品中。重要的芳香胺类抗氧剂有：二苯

胺、对苯二胺和二氢喹啉等化合物及其衍生物或聚合物，可用在天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶和异戊橡胶等制品中。

2、受阻酚类抗氧剂

受阻酚类抗氧剂是一些具有空间阻碍的酚类化合物，它们的抗热氧化效果显著,不会污染制品,发展很快。这类抗氧剂的品种很多,重要的产品有：2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯等。这类抗氧剂主要用在塑料、合成纤维、乳胶、石油制品、食品、药物和化妆品中。(右图为受阻酚类抗氧剂的结构）

3、辅助抗氧剂

硫代二丙酸双酯是一类辅助抗氧剂，常与受阻酚类抗氧剂并用，效果显著，如：硫代二丙酸双酯，常与受阻酚类抗氧剂并用，效果显著，主要产品有：双十二碳醇酯、双十四碳醇酯和双十八碳醇酯。

亚磷酸酯也是辅助抗氧剂，主要产品有：三辛酯、三癸酯、三（十二碳醇）酯和三(十六碳醇)酯等。

作用机理

1、使用断链式抗氧剂的聚合物的稳定性

对抗氧剂干预链反应活性种反映机理，即段链式施主机理(CB-D)和段链式受体机理(CB-A)

CB-D机理的典型是过氧化只有基团与抑制剂如酚类，其次是芳香胺类之间的反应。从抑制剂AH中生出来的只有基可以按反应式(1-43)那样消灭一个过氧化物基团PO2。

2、使用预抗氧剂的高聚合物的稳定性

预防性或助抗氧剂可分解氢过氧化物，而不形成自由基中间产物，因此，它们可防止由氢过氧化物分解为自由基是所导致的链的支化。

3、抗氧剂之间的协同作用

一个十分有名的例子就是双肉桂酰基硫代双丙酸脂(DLTDP)或是双硬脂酰基硫代双丙酸脂(DSTDP)与有空间位阻的酚类，在某些高聚物热稳定性方面的应用。另一个有关协同作用的很重要的例子，是在提高聚烯类的熔体稳定性时，见有空间位阻的酚类与亚磷酸脂复合作用。

主要产品

1、抗氧剂1010。白色流动性粉末，熔点120~125℃，毒性较低，是一种较好的抗氧剂。他在聚丙烯树脂中应用较多，是一种热稳定性高、非常适合于高温条件下使用的助剂，能延长制品的使用寿命，另外，也可以用于其它大多数树脂。一般加入量不大于0.5%

2、抗氧剂1076。白色或微黄结晶粉末，熔点为50~55℃，无毒，不溶于水，可溶于苯、丙酮、乙烷和酯类等溶剂。可作为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、ABS和丙烯酸等树脂的抗氧剂。具有抗氧性好、挥发性小、耐洗涤等特性。一般用量不大于0.5%；可用作食品包装材料成型用助剂。

3、抗氧剂CA。白色结晶粉末，熔点180~188℃,毒性低，溶于丙酮、乙醇、甲苯和醋酸乙酯。适合于聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、ABS和聚酰胺树脂中的抗氧助剂，并可用于与同接触的电线、电缆。一般用量不超过0.5%

4、抗氧剂164。白色或浅黄色结晶粉末或片状物。熔点在70℃，沸点在260℃左右、无毒。用于多种树脂中，用途广泛。更适合用于食品包装成型用料（聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、ABS、聚酯和聚苯乙烯）树脂中，一般用量为0.01%~0.5%

5、抗氧剂DNP。浅灰色粉末，熔点230℃左右，易溶于苯胺和硝基苯中，不溶于水。适合于聚乙烯、聚丙烯。抗冲击聚苯乙烯和ABS树脂，除具有抗氧效能外，还有较好的热稳定作用和抑制铜、檬金属的影响。一般用量应不超过2%

6、抗氧剂DLTP。白色结晶粉末，熔点在40℃左右，毒性低，不溶于水，能溶于苯、四氯化碳、丙酮。用于聚乙烯、聚丙烯、ABS和聚氯乙烯树脂的辅助抗氧剂，可改变制品的耐热性和抗氧性。一般用量为0.05%~1.5%

7、抗氧剂TNP。浅黄色粘稠液体，凝固点低于-5℃沸点大于105℃，无味，无毒，不溶于水，溶于丙酮、乙醇，。苯和四氯化碳。适合于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、抗冲击聚苯乙烯和ABS、聚酯等树脂，高温中抗氧化性能高，使用量不超过1.5%。

8、抗氧剂TPP。浅黄色透明液体，凝固点19~24℃，沸点220℃，溶于醇、苯、丙酮。适合于聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯和ABS树脂的辅助抗氧剂，使用量应不超过3%。

9、抗氧剂MB。淡黄色粉末，熔点大于285℃,溶于乙醇、丙酮、醋酸乙酯，不溶于水和苯，适合于聚乙烯、聚酰胺和聚丙烯树脂的抗氧剂；本品不污染，不着色，可用于白色或艳色制品。用量不超过0.5%。

10、抗氧剂264。外观为白色结晶体。熔点69-71℃；相对密度1.048(20/4℃)；折光率1.4859(75℃)。常温下在下列溶剂中的溶解度；甲醇25%；乙醇26%；异丙醇30%；丙酮40%；石油醚50%；苯40%；不溶于水、甘油、丙二醇。无臭、无味，具有良好的热稳定性。作通用型酚类抗氧剂。广泛用于高分子材料、石油制品和食品加工工业中。

发展现状

随着世界范围内合成材料，尤其是通用型塑料的产量快速增加，促进和刺激了全球抗氧化剂产能的迅速增长，塑料抗氧剂的生产能力由1995年的13万t上升到2003年的24万t以上，年均增长率保持在8%左右，高于某些传统塑料助剂品种增长率。

全球主要抗氧剂的生产公司有：