抗氧剂在高分子聚合物中的应用
一、高分子聚合物的老化
老化是自然界一个普遍存在的过程,我们身边最常见的就是生命从出生、成长、衰老的过程,就是最典型的的一个老化过程。
金属材料的锈蚀也是一种老花,从闪亮的物体变成锈迹斑斑,直到丧失使用价值。
其他如葡萄酒变味、油时间长了KA味等...
高分子聚合物也一样,在加工、使用过程中,由于受到热、氧、水、光、微生物、化学介质等环境因素的综合作用, 高分子材料的化学组成和结构会发生一系列变化, 物理性能也会相应变坏, 如发硬、发粘、变脆、变色、失去强度等, 这些变化和现象称为老化。
高分子聚合物老化后的负面影响:
老化是世间万物一个自然过程,是不可避免的,但其老花的速度是可以控制的!
材料如何,防治老花?
自然广泛存在着多酚类物质:
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在材料中添加抗氧剂:
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抗氧剂的发展历史
二、高分子材料的老化机理
高分子聚合物在热或光的作用下会形成激发态的分子,当能量足够高,分子链就会断裂形成自由基,自由基可以在聚合物内部形成链式反应,继续引发降解,也可能引起交联。
罪魁祸首:自由基 R●
如果环境中存在氧气或臭氧,还会诱发一系列氧化反应,形成氢过氧化物(ROOH),并进一步分解成为羰基。
如果聚合物中存在残余的催化剂金属离子,或在加工、使用中带入金属离子如铜、铁、锰、钴等,会加速聚合物的氧化降解反应。
高分子聚合物老化过程:
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高分子聚合物老化后图例:
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抗氧剂成了材料行业的救命仙丹:
为了防止高分子聚合物老化,可以隔绝光和热,最重要的是加入抗氧剂。
一、抗氧剂简介
抗氧剂按其功能可分为主抗氧剂、辅助抗氧剂。抗氧剂是指通常主抗氧剂能捕捉在聚合物老化中生成的含氧自由基(·OH,RO·,ROO·)和碳自由基,从而终止或减缓热氧老化的化合物产生。辅助抗氧剂是一类能够将热氧老化链反应中生成的聚合物经过氧化物分解,使之生成失去活性的化合物而不是具有活性的自由基,从而终止或减缓热氧老化的产生。由于它与主抗氧剂常有协同效应,并在与主抗氧剂并用时才能发挥最大效果,故通称辅助抗氧剂。
抗氧剂按其宫能团来分,还可以分为:酚类抗氧剂、磷类抗氧剂、硫类抗氧剂、金属离子钝化剂。
(1)酚类抗氧剂
酚类抗氧剂是高分子材料中应用最为广泛、用量最大的抗氧剂。酚类抗氧剂中的酚羟基可以释放出活性的氢,捕捉高分子聚合物降解中的“要犯”自由基。如天然产物中的VE、茶多酚等,以及低分子化合物2,6-二叔丁基酚(BHT)等都是酚类抗氧剂。受阻酚类抗氧剂是一类在苯环上羟基(-OH)的一侧或两侧有取代基的化合物。由于羟基受到空间障碍,H原子容易从分子上脱落下来,与过氧化自由基(ROO .)、烷氧自由基(RO.)、羟自由基(.OH)等结合使之失去活性,从而使热氧老化的链反应终止。受阻酚类抗氧剂属于非污染类产品,适用于无色或浅色产品中。而且受阻酚类抗氧剂分子量大、和高分子材料相容性好,毒性低,所以1010、1076为代表的高分子量受阻酚品种消费比例逐年提高,而1010则以分子量高、与高分子材料相容性好、抗氧化效果优异、安全性好,消费量最大而成为高分子抗氧剂中最优秀的产品。
(2)亚磷酯类抗氧剂
亚磷酸酯类抗氧剂主要作用是除去氢过氧化物,不仅是高分子聚合物在降解时会产生氢过氧化物,而且主抗氧剂的加入抑制氢过氧化物的同时也会产生氢过氧化物。因此亚磷酸酯类抗氧剂作为辅助抗氧剂,在单独使用时效果不是很明显,但在和主抗氧剂共同使用时作用明显。亚磷酸酯类抗氧剂代表产品168 是国内生产、消费量仅次于1010的抗氧剂品种。626 和618 主要用于300 ℃左右高温加工的高分子材料或制品,作用是有效提高高分子材料的抗高温热氧化能力,同时保持高分子制品的良好外观。
(3)硫类抗氧剂
硫类抗氧剂作用和与磷类抗氧剂相似....
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