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【蓝亚讲堂】TWO:一起来了解抗氧剂。
发布时间:2018-03-15     阅读:270



根据作用机理的不同,抗氧剂可以分为以下几类:


1、主抗氧剂

材料降解老化的过程是一个自由基链式反应。材料受热和剪切产生自由基,遇氧生成过氧化自由基,过氧化自由基进一步从聚合物主链上夺走氢原子,生成相对稳定的聚合物基氢过氧化物。

典型的主抗氧剂包括:

a)      受阻酚类抗氧剂:使用最广泛的一类主抗氧剂。如1010、1076都属于这一类。

b)      芳香胺类抗氧剂:容易产生色污,只局限于深色制品,特别是一些橡胶和聚氨酯制品中。

2、辅助抗氧剂

亚磷酸酯类是使用得最广泛的辅助抗氧剂,如168。

酯类是另一类辅助抗氧剂,如DLTDP和DSTDP。

3、同时具有主辅功能的抗氧剂

既能和过氧化自由基反应,又能消除氢过氧化物的抗氧剂,典型的例子是羟胺。由于兼具二者功能,效率非常高。

将不同类型的抗氧剂复配使用,可以产生协同作用。即两种稳定剂复配使用的总效果比两者单独使用的效果之和要高。最具代表性的是受阻酚和亚磷酸酯类抗氧剂的复配。




1、加工稳定性

聚合物在加工时处于熔融状态,受到高温和强剪切,即使少量的氧存在也会导致其降解。

  • 一种方法是在一定加工条件下转矩的改变。扭矩的改变越大,反映聚合物的降解越严重。

  • 目前常见的方法是螺杆挤出机多次挤出,然后测试每次挤出物的熔融指数MFI。多次挤出后一般也测试材料的颜色,颜色测试可以在粒子上进行,也可以将粒子成型成一定厚度的片材,再进行测试。色差越大,老化越严重。

2、长效热稳定性

a)  氧化诱导期(OIT)

用差热扫描量热仪DSC测试OIT被人们广泛接受。它测量在一定的温度下,添加了抗氧剂的聚合物放热氧化过程的诱导时间。诱导时间越长,说明该配方的稳定性越强。OIT测试有一定的局限性。

b)  烘箱老化

将聚合物样放入烘箱中,在选定的温度下进行热老化,并对其进行定期检测。如果进行的测试不是破坏性的,样品可以在测试后再次返回烘箱中继续测试。常用的检测指标包括:颜色、脆变性等



过去,中国市场的抗氧剂基本被进口产品所垄断。以受阻酚和亚磷酸酯抗氧剂为例,国际上知名的供应商包括:巴斯夫,克莱恩,科聚亚等等。近二十年来,抗氧剂的生产大大地转移到了亚洲。


国产抗氧剂和进口抗氧剂到底有没有差距?


聚丙烯中最常用的受阻酚抗氧剂1010和亚磷酸酯抗氧剂168,采用了3种国产产品和1种进口产品进行了详细的对比研究。

该研究按照行业标准,对产品的外观,熔点范围,挥发性,灰分,溶液澄清度,溶液透光率,主含量和有效组分均进行了检测。

结果显示:

1. 3种国产抗氧剂1010均完全符合行业标准指标,性能和进口产品相近,在一般生产中均可等同使用。

2. 其中1种国产抗氧剂1010采用了锡系催化剂,但在某些特殊应用中,若要求抗氧剂采用无锡工艺,则要注意选择相应的厂家。

3. 3种国产抗氧剂168的耐水解能力均符合或者超过行业标准,对照的进口抗氧剂168耐水解能力最好。



1、碳自由基捕获型抗氧剂

聚合物在挤出加工条件下通常处于一种缺氧状态,体系中含有的是大量的碳自由基而非烷氧自由基和羟基自由基。因此,理想的加工稳定剂应该能对碳自由基进行有效捕获。


2、低VOC抗氧剂

随着环保观念的深入人心,许多行业(例如汽车)对材料的VOC出台了越来越严格的规定。开发新型的低挥发的抗氧剂,以替代传统的BHT等易造成VOC超标的抗氧剂,已经成为抗氧剂研发的一大趋势。


3、耐高温抗氧剂

特种工程塑料,像PPA,PA6T,LCP等产品,应用日益广泛。应用于这些塑料的加工稳定剂,需求得到增长。传统的抗氧剂,由于热稳定性不够,或者在高温下抗氧化效率差等原因,不能满足特种工程塑料加工热稳定的需求(加工温度往往在320度以上)。

即使是通用塑料,某些加工工艺(比如纺丝)的温度也较高,这对抗氧剂的耐温性提出了较高的要求。国际上知名的助剂供应商,都在积极研发耐高温抗氧剂,且有相应产品面世。


4、抗变色性和改进的加工性

有一些新近开发的聚合物具有非常高的熔体粘度,有着更强的性能。然而,这些较高分子量的聚合物更难以加工。采用传统的加工稳定剂可能导致聚合物的破坏或变色。因此,开发一些新的稳定系统来帮助这些聚合物的加工是近年来的一个新方向。


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