塑料制品受到热、氧、光、水、微生物等因素作用,会出现老化现象(常见的有失光、变色、硬化、粉化等),可以通过添加抗氧剂,从而抑制或延缓塑料氧化降解(由热和氧带来的降解问题)。
塑料中添加抗氧剂需要遵循一定的选用原则:
1.相容性
塑料配方在设计的时候,要特别注意抗氧剂、紫外线吸收剂的选择,它们的熔点最高值不能比塑料产品的加工实际温度低。在实际加工过程中,塑料聚合物和抗氧剂的相容性一般都不好,通常是将抗氧剂、聚合物在高温熔化并进行组合,当聚合物冷却固化的时候,抗氧剂分子就会被容在聚合物分子当中。
2. 迁移性
通常氧化主要发生在塑料制品的外表面,根据此特性就需要抗氧剂周而复始的从内迁移到塑料制品的外表面,但须注意控制迁移速度,过快或者迁移量大都都会使之损失。基于此设计的时候因对品种中分子量大,熔点高的类别进行优先。
3. 稳定性
抗氧剂应该具有相对的稳定性,不能随着外界环境的温度或者添加剂而损失挥发,而且对于机械设备或者被制品表面不因有损或者腐蚀。
4.加工性
塑料制品在工艺加工中加入抗氧剂,对于黏度改变之余,也可能会对螺杆转矩有变化。
为避免在与树脂混合加工而造成抗氧剂在制品中参与度不均或者加工能力下降,应该在熔点小于100℃以上加工温度是,先将其制作成母粒参与其中。
5.环境和卫生性
抗氧剂应首先具备无有害作用,在加工或者其他环境中都应该具备无害作用,不对环境等造成伤害。应该通过FDA等机构的检验许可方可生产使用。
-抗氧剂作用机理分类-
你能想到的抗氧剂的应用都是聚合物树脂。基于内部机理,抗氧剂在正规的体系中通常包含主抗氧剂、辅助抗氧剂和重金属离子钝化剂等。
具备俘获聚合物过氧自由基的能力,主抗氧剂所拥有的特点,包含芳胺类化合物和受阻酚类化合物两大系列产品。
辅助抗氧剂配合主抗氧剂后,可对聚合物有分离作用,典型的有硫代二羧酸酯类和亚磷酸酯化合物
重金属离子钝化剂如酰腓类化合物,它具备聚合过渡金属离子,避免其对聚合物树脂发生氧化或者对于内部降解。
如何选择:
众所周知去除自由基后,老化反应也即停止,但自由基(R*)和氧气(O2)反应速率极快,很难找到一种自由基捕捉基(CB-A)与其竞争,目前使用较多主要是受阻胺类(HAS)稳定剂。
高活性的过氧自由基(ROO*)是通过自由基和氧气结合生成,结合后会特别快的从聚合物分子链段上(RH),夺取氢质子(H*),生成相对稳定的氢过氧化物(ROOH)。添加氢供体(CB-D)后,就能减少过氧自由基对聚合物分子链的进攻,对制品起到保护作用。目前使用较多主要是芳香胺和酚类。
氢过氧化物(ROOH)转化为无自由基、无反应活性的化合物需要有合适的氢过氧化物分解剂(HD)。三价磷的有机化合物和硫的有机化合物目前使用较广泛。
氢过氧化物(ROOH)可用金属离子催化,生成活性自由基,添加金属离子钝化剂(MH)后,可与金属离子,特别是铜离子,生成稳定的配位化合物。
大家都知道塑料制品的自氧化有两个明显的特征即催化作用和抗氧剂的抑制作用,基于此选择合适的抗氧剂是很有必要的。
巴斯夫IRGANOX 1010是通用型抗氧剂
巴斯夫IRGANOX 1010是通用型抗氧剂,具有抗抽出能力强,内部的挥发性低,与聚合物有很好的相容性,本身没有颜色无味。故而在PP、PE、PVC、PA、PBT、PET、胶粘剂用的比较广泛。以下是主要参数。
学名称:四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯 | CAS:6683-19-8 |
分 子 量:1178 | 堆密度粉末: 530-630g/l、FF(C)480-570g/l、DD450-550g/l |
闪点 297°C | |
熔点 110℃-125℃ | α形 态 :120℃-125℃ |
β形 态 :110℃-115℃ | |
δ形 态 :115℃-120℃ | |
溶解度(20℃) | 成分%w/w |
丙 酮 47 | |
苯 56 | |
氯 仿 71 | |
植 物 油 0.2 | |
乙 酸 乙 酯 46 | |
己 烷 0.3 | |
甲 醇 1 |