如何选择抗氧化剂，添加前应考虑哪些问题？

如何选择抗氧剂，添加前应考虑哪些问题？

 

抗氧剂又称抗氧化剂和防老剂，是一种能延缓聚合物氧化老化的化学物质。当它仅少量存在于聚合物体系中时，就可延缓或抑制聚合物的氧化过程，从而防止聚合物老化，延长其使用寿命。因此广泛应用于橡胶、塑料、化纤高分子材料、化工及食品加工等领域。那么如何选择抗氧化剂时，该考虑哪些问题呢？下面上海精颜化工就给大家具体介绍一下。

 

选择抗氧剂时，应根据塑料材料的种类和型号、加工设备和工艺条件、其他化学助剂的品种和用量、产品的使用环境和期限等综合因素来确定抗氧剂的品种。选择工业用抗氧剂，基本上应注意以下问题。

 

一、色彩污染

抗氧化剂会产生变色污染，除了酚类抗氧剂是无污染的抗氧剂，可用于无色或浅色的聚合物制品，但有时也会发生泛黄等颜色污染。芳香胺类抗氧剂效率高，但变色性强，污染大，不适用于浅色产品，但在橡胶工业中受到广泛应用，有时可以加入一些亚磷酸酯或硫化物来克服变色。

 

二、稳定性

指抗氧化剂对光、热、氧气和水的稳定性。抗氧剂应在塑料材料中保持稳定，它在高温加工和使用环境过程中应挥发损失较少，不变色或不显色，不分解，不与其他助剂发生不良化学反应，不腐蚀机械设备，不易被产品表面其他物质萃取。受阻胺类光稳定剂一般为低碱性产品。在塑料材料中使用受阻胺作为光稳定剂时，配方中不应包含其他酸性助剂，相应的塑料制品也不应在酸性环境中使用。

1）抗氧剂应满足合成和成型条件的要求，大多数抗氧剂在300-320℃下具有满意的短时热稳定性。

2）胺类抗氧化剂在光和氧的作用下会发生变色，其变色程度因胺类的不同而存在差异。

3）就抗氧化剂本身的氧化性而言，对苯二胺衍生物比烷基化二苯胺更敏感。

4）加热条件下，受阻酚在酸性物质作用下会发生脱烃反应，抗氧化效率下降。

5）亚磷酸酯类抗氧化剂易水解。

 

三、溶解度和乳化性

合成阶段需要添加抗氧剂时，可将其溶解在单体或聚合溶剂后添加，也可溶解在亚磷酸酯或硫醚等辅助抗氧剂后添加。对于ABS乳液聚合工艺，抗氧剂可以乳化后再投入使用，但应适当注意在水或其他溶剂中的溶解度，特别是用作户外用品和日常用品时。

 

四、相容性和流动性

相容性是抗氧剂的一个重要指标，它取决于抗氧剂的化学结构、高分子化合物的种类、温度等。相容性差会造成结霜，这是因为抗氧化剂在高分子化合物中过饱和，迁移到表面。

1）相容性

塑料聚合物的聚合物极性很强，而抗氧剂和光稳定剂的分子具有不同程度的极性，因此相容性较差。通常抗氧剂和光稳定剂在高温下与聚合物熔体结合，聚合物固化时抗氧剂和光稳定剂分子在聚合物分子间相容。在配方用量范围内，抗氧剂和光稳定剂要在加工温度下熔化，要特别注意，在设计配方时，固体抗氧剂和光稳定剂的熔点或熔融范围上限不应低于塑料聚合物的加工温度。研究证明，聚合物晶区球晶界面的非晶相是聚合物基体中易氧化的部分，溶解性好的抗氧化剂恰好集中在聚合物需要它们的区域。

 

2）流动性

塑料制品尤其是小比表面积体积比塑料制品的氧化主要发生在制品表面，需要抗氧剂和光稳定剂不断从塑料制品内部迁移到制品表面。但如果向产品表面迁移速度过快，迁移量过大，抗氧剂和光稳定剂就会挥发到产品表面的环境中，或者扩散剂在与产品表面接触的其他介质中丢失。这种损失实际上是不可避免的，在设计配方时就应该加以考虑。在选择抗氧剂和光稳定剂时，应选择相对分子质量较大、熔点适当高的品种，抗氧剂和光稳定剂，而用量配制应用在了解使用环境的前提下确定。

 

五、加工性

塑料制品加工时，添加抗氧剂和光稳定剂可能会改变树脂粘度和螺杆转矩。如果抗氧剂和光稳定剂对树脂的熔融范围相差较大，就会出现抗氧剂和光稳定剂偏流或螺杆抑制现象。当抗氧剂和光稳定剂的熔点低于加工温度100℃以上时，应先将抗氧剂和光稳定剂制成一定的母粒，再与树脂混合加工产品，以避免抗氧剂分布不均以及由于偏流导致的加工产量下降。

 

六、还应注意挥发性和毒性

抗氧化剂的选择与高分子化合物的结构密切相关，不同结构具有不同的抗氧化能力。聚烯烃尤其是PP对氧化非常敏感，因此在出厂前的合成过程中要加入抗氧化剂。此外，聚烯烃的热氧化降解是按照自由基链式反应的机理进行的，其中中间产物过氧化氢可以通过具有催化活性的金属离子的作用而加速，氧化降解速率变得更快。当聚烯烃与铜或含铜合金直接接触或使用其他含有催化活性金属离子的添加剂时，应考虑加入铜抑制剂与抗氧剂结合。金属钝化剂也必须用于含有不饱和双电镀的橡胶和纤维素衍生物。

 

大多数二烯橡胶具有较高的氧化敏感性，而低硫体系硫化橡胶比高硫体系具有良好的抗氧化性好，线性结构的高分子化合物比支化结构的抗氧性能更好。相对分子质量分布越宽，越容易氧化等等，此外温度越高，氧化降解越严重。因此，所选用的抗氧化剂应为无毒或低毒、无尘或低尘，在塑料制品的加工、制造和使用过程中，对人体和动植物无有害影响，对空气、土壤和水系统无污染。