如何選擇抗氧化劑，添加前應(yīng)考慮哪些問題？

作者：小曉日期： 2024-11-27 文字大小：大中小

如何選擇抗氧劑，添加前應(yīng)考慮哪些問題？

抗氧劑又稱抗氧化劑和防老劑，是一種能延緩聚合物氧化老化的化學物質(zhì)。當它僅少量存在于聚合物體系中時，就可延緩或抑制聚合物的氧化過程，從而防止聚合物老化，延長其使用壽命。因此廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、化纖高分子材料、化工及食品加工等領(lǐng)域。那么如何選擇抗氧化劑時，該考慮哪些問題呢？下面上海精顏化工就給大家具體介紹一下。

選擇抗氧劑時，應(yīng)根據(jù)塑料材料的種類和型號、加工設(shè)備和工藝條件、其他化學助劑的品種和用量、產(chǎn)品的使用環(huán)境和期限等綜合因素來確定抗氧劑的品種。選擇工業(yè)用抗氧劑，基本上應(yīng)注意以下問題。

一、色彩污染

抗氧化劑會產(chǎn)生變色污染，除了酚類抗氧劑是無污染的抗氧劑，可用于無色或淺色的聚合物制品，但有時也會發(fā)生泛黃等顏色污染。芳香胺類抗氧劑效率高，但變色性強，污染大，不適用于淺色產(chǎn)品，但在橡膠工業(yè)中受到廣泛應(yīng)用，有時可以加入一些亞磷酸酯或硫化物來克服變色。

二、穩(wěn)定性

指抗氧化劑對光、熱、氧氣和水的穩(wěn)定性。抗氧劑應(yīng)在塑料材料中保持穩(wěn)定，它在高溫加工和使用環(huán)境過程中應(yīng)揮發(fā)損失較少，不變色或不顯色，不分解，不與其他助劑發(fā)生不良化學反應(yīng)，不腐蝕機械設(shè)備，不易被產(chǎn)品表面其他物質(zhì)萃取。受阻胺類光穩(wěn)定劑一般為低堿性產(chǎn)品。在塑料材料中使用受阻胺作為光穩(wěn)定劑時，配方中不應(yīng)包含其他酸性助劑，相應(yīng)的塑料制品也不應(yīng)在酸性環(huán)境中使用。

1）抗氧劑應(yīng)滿足合成和成型條件的要求，大多數(shù)抗氧劑在300-320℃下具有滿意的短時熱穩(wěn)定性。

2）胺類抗氧化劑在光和氧的作用下會發(fā)生變色，其變色程度因胺類的不同而存在差異。

3）就抗氧化劑本身的氧化性而言，對苯二胺衍生物比烷基化二苯胺更敏感。

4）加熱條件下，受阻酚在酸性物質(zhì)作用下會發(fā)生脫烴反應(yīng)，抗氧化效率下降。

5）亞磷酸酯類抗氧化劑易水解。

三、溶解度和乳化性

合成階段需要添加抗氧劑時，可將其溶解在單體或聚合溶劑后添加，也可溶解在亞磷酸酯或硫醚等輔助抗氧劑后添加。對于ABS乳液聚合工藝，抗氧劑可以乳化后再投入使用，但應(yīng)適當注意在水或其他溶劑中的溶解度，特別是用作戶外用品和日常用品時。

四、相容性和流動性

相容性是抗氧劑的一個重要指標，它取決于抗氧劑的化學結(jié)構(gòu)、高分子化合物的種類、溫度等。相容性差會造成結(jié)霜，這是因為抗氧化劑在高分子化合物中過飽和，遷移到表面。

1）相容性

塑料聚合物的聚合物極性很強，而抗氧劑和光穩(wěn)定劑的分子具有不同程度的極性，因此相容性較差。通常抗氧劑和光穩(wěn)定劑在高溫下與聚合物熔體結(jié)合，聚合物固化時抗氧劑和光穩(wěn)定劑分子在聚合物分子間相容。在配方用量范圍內(nèi)，抗氧劑和光穩(wěn)定劑要在加工溫度下熔化，要特別注意，在設(shè)計配方時，固體抗氧劑和光穩(wěn)定劑的熔點或熔融范圍上限不應(yīng)低于塑料聚合物的加工溫度。研究證明，聚合物晶區(qū)球晶界面的非晶相是聚合物基體中易氧化的部分，溶解性好的抗氧化劑恰好集中在聚合物需要它們的區(qū)域。

2）流動性

塑料制品尤其是小比表面積體積比塑料制品的氧化主要發(fā)生在制品表面，需要抗氧劑和光穩(wěn)定劑不斷從塑料制品內(nèi)部遷移到制品表面。但如果向產(chǎn)品表面遷移速度過快，遷移量過大，抗氧劑和光穩(wěn)定劑就會揮發(fā)到產(chǎn)品表面的環(huán)境中，或者擴散劑在與產(chǎn)品表面接觸的其他介質(zhì)中丟失。這種損失實際上是不可避免的，在設(shè)計配方時就應(yīng)該加以考慮。在選擇抗氧劑和光穩(wěn)定劑時，應(yīng)選擇相對分子質(zhì)量較大、熔點適當高的品種，抗氧劑和光穩(wěn)定劑，而用量配制應(yīng)用在了解使用環(huán)境的前提下確定。

五、加工性

塑料制品加工時，添加抗氧劑和光穩(wěn)定劑可能會改變樹脂粘度和螺桿轉(zhuǎn)矩。如果抗氧劑和光穩(wěn)定劑對樹脂的熔融范圍相差較大，就會出現(xiàn)抗氧劑和光穩(wěn)定劑偏流或螺桿抑制現(xiàn)象。當抗氧劑和光穩(wěn)定劑的熔點低于加工溫度100℃以上時，應(yīng)先將抗氧劑和光穩(wěn)定劑制成一定的母粒，再與樹脂混合加工產(chǎn)品，以避免抗氧劑分布不均以及由于偏流導致的加工產(chǎn)量下降。

六、還應(yīng)注意揮發(fā)性和毒性

抗氧化劑的選擇與高分子化合物的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，不同結(jié)構(gòu)具有不同的抗氧化能力。聚烯烴尤其是PP對氧化非常敏感，因此在出廠前的合成過程中要加入抗氧化劑。此外，聚烯烴的熱氧化降解是按照自由基鏈式反應(yīng)的機理進行的，其中中間產(chǎn)物過氧化氫可以通過具有催化活性的金屬離子的作用而加速，氧化降解速率變得更快。當聚烯烴與銅或含銅合金直接接觸或使用其他含有催化活性金屬離子的添加劑時，應(yīng)考慮加入銅抑制劑與抗氧劑結(jié)合。金屬鈍化劑也必須用于含有不飽和雙電鍍的橡膠和纖維素衍生物。

大多數(shù)二烯橡膠具有較高的氧化敏感性，而低硫體系硫化橡膠比高硫體系具有良好的抗氧化性好，線性結(jié)構(gòu)的高分子化合物比支化結(jié)構(gòu)的抗氧性能更好。相對分子質(zhì)量分布越寬，越容易氧化等等，此外溫度越高，氧化降解越嚴重。因此，所選用的抗氧化劑應(yīng)為無毒或低毒、無塵或低塵，在塑料制品的加工、制造和使用過程中，對人體和動植物無有害影響，對空氣、土壤和水系統(tǒng)無污染。

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