抗氧剂的选用或配方设计

聚合物的的抗热氧老化主要通过添加抗氧剂来实现,抗氧剂根据其作用机理可分主抗氧剂和辅助抗氧剂两种,两种复配使用,具有协同作用。虽然也有部分配方添加光稳定剂或紫外线吸收剂,但从作用机理来说,像紫外线吸收剂是用过吸收紫外线中具有破坏力的波段能量,转换为热能或荧光,防止原子因紫外线能量而进入激发态,因为激发态的化学基团更容易发生氧化及断链,从而发生老化现象。

主抗氧剂的作用机理

主抗氧剂能够与自由基R·、ROO·反应,捕获和清除活性自由基,使其转化为氢过氧化物,中断活性链的增长,消除树脂在高温、热、光条件下产生的自由基,达到保护聚合物的目的。

辅助抗氧剂

辅助抗氧剂可将主抗氧剂生成的仍具有一定活性的氢过氧化物分解,使其不再重新引发自动氧化反应。另外,辅助抗氧剂能够抑制、延缓引发过程中自由基的生成。所以主抗氧剂和辅助抗氧剂一起使用会有协同作用。

抗氧剂的品种繁多,在选择时应注意如下几点。

1.相容性,指的是抗氧剂与主树脂的融合容易度,使用粉体的抗氧剂需要加热或者使用溶剂等方法进行熔融,树脂中加人抗氧剂后, 熔融黏度和螺杆的扭矩都可能发生变化,如抗氧剂的熔点与树脂相差悬殊,还可能产生抱螺杆和偏流现象,这样会使配方研发复杂化,古德新材料一般推荐使用液体的抗氧剂。

2.环保性,胺类抗氧剂作为一类优秀的主抗氧剂,抗氧效率高。但在加工过程中会变色污染制品,且毒性较大,因此在要求环保的聚合物制品中一般不采用。

3.稳定性,胺类抗氧剂在光和氧的作用下会变色,抗氧剂BHT加工时易挥发分解,亚磷酸酯类易水解,受阻胺类在酸性物质中加热,会发生脱氢反应。以上这此都会影响抗氧化效果的发挥。

4.耐抽提性和挥发性,耐抽提性是指在制品中的抗氧剂溶解在与之接触液体中的难易程度,抗氧剂的相对分子质量越大,就越难以抽提。挥发性是指含有抗氧剂的聚合物制品在受热时,逸出制品的现象,熔点越高、相对分子质量越大的抗氧剂的挥发性就小。举例:如聚氨酯发泡抗氧剂,古德的V-985分子量高达2000,在PU领域有优异的耐热性与长久稳定性。

主抗氧剂的选用

受阻酚类主抗氧剂因不污染制品,无毒或低毒,在聚合物中最常用,如古德新材料的S-150。受阻胺类主抗氧剂的抗氧性很好,但易使聚合物制品着色并有毒性,在聚合物中应用较少。

辅助抗氧剂的选用

亚磷酸酯类与主抗氧剂协同效果好,并具有一定的抗氧性,耐热、耐候及色泽均好,是常用的辅助抗氧剂,缺点为耐水性差,但可选新开发的耐水型,如古德的Y-450。经实验测试,Y-450与S-150在聚氨酯胶应用中,高温70°C高湿的条件下依然有很好的抗老化性能。含硫化合物类辅助抗氧剂的应用不及亚磷酸酯类广,它与有些助剂搭配易产生硫污染,与HALS类光稳定剂有对抗作用。


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