受阻酚抗氧剂的特性

受阻酚抗氧剂的特性

 

受阻酚抗氧剂是目前市场上应用最广泛的一种，是一种自由基俘获型抗氧剂。这种抗氧化剂可以捕集有机物分解过程中产生的自由基，以防止后续的一系列自由基链式反应，从而避免有机物的分子降解和泛黄。目前主要的抗氧剂有1010、1076、1098等，它们广泛的应用于塑料、涂料、橡胶、纤维、热熔胶等，来延长产品或材料的使用寿命。

 

一、受阻酚抗氧剂的特性介绍

受阻酚抗氧剂是苯环上有羟基，羟基的一侧或两侧有取代基的化合物。酚羟基上的氢原子很容易解离，与过氧化物自由基、烷基和羟基自由基结合，在相邻羟基取代基的协同作用下阻止氧化反应，达到抗氧化作用，促进电子活化。例如，抗氧剂264的羟基两侧有两个很强的空间位阻基团-叔丁基，因此具有很强的抗氧化能力，在中端基酚类抗氧剂的诱导期比亚磷酸酯长，在二磷酸酯中端基酚类抗氧剂的抗热氧化性更好。

 

酚类抗氧剂作为氢供体，是应用最广泛的抗衰老添加剂。在苯酚作为抗氧剂的反应机理中，最关键的反应是过氧化物自由基从苯酚中捕获氢生成氢过氧化物和苯氧基自由基，生成的苯氧基自由基与其他过氧基自由基以不同的方式反应生成相对稳定的产物。这些酚不仅可以保护聚合物产品在高温下长时间的稳定性，还能保持熔融聚合物在加工过程中的稳定性。苯氧基的稳定性是由2位和6位取代基的空间位阻所决定的。

 

在室温下，苯氧基自由基不从聚合物主链上吸收氢。受阻酚类抗氧剂在长期高温下使用时，其抗氧化效率随取代基的增加而逐渐降低，取代基为：2,6-二叔丁基>2-叔丁基>2-叔丁基-6-甲基>2，6-二甲基。受阻酚类抗氧化剂主要与过氧化物自由基反应，但在低氧条件下，烷基自由基存活足够长的时间被受阻酚捕获。此时，低水平受阻酚具有更高的活性，苯酚的某些氧化产物可能导致聚合物变色，形成的色团是苯酚结构参与反应的直接结果。通过选择含有特殊结构的酚类抗氧化剂和使用合适的稳定剂，可以最大限度地减少这种变色。此外，受阻酚类抗氧化剂可能还会与空气中的氧气发生反应形成发色团，这种被称为气熏反应。

 

有研究发现，半受阻酚抗氧剂与全受阻酚类抗氧剂相比，具有一定的抗气熏效果。与传统抗氧剂相比，半受阻酚类抗氧剂由于其羟基邻位取代基的空间位阻（多为甲基）小，特别是与硫酯等辅助抗氧剂的氢键缔合，协同作用显著，表现出更加优异的热稳定性和抗变色性，是酚类抗氧化剂的一大趋势。具有官能团（如硫原子）的主辅抗氧化剂、抗迁移挥发损失的高分子量抗氧化剂、具有双键或其他反应性基团的反应性抗氧化剂、天然环保抗氧化剂等都是受阻酚类抗氧化剂未来的发展重点。

 

二、受阻酚抗氧剂未来特性的发展

受阻酚类抗氧剂是苯环上-OH的一侧或两侧有取代基的化合物。在受阻酚类抗氧化剂的存在下，一个过氧化物自由基会从聚合物中捕获一个质子，中断这一系列自由基反应，这是自动氧化的控制步骤。当加入受阻酚抗氧化剂时，它们比那些聚合物更容易提供质子，即提供更有利的反应来形成苯氧基自由基，这使得聚合物不进一步氧化的稳定的。

 

1、含邻位-α-氢原子取代基的酚类抗氧剂的研制

叔丁基取代基通常被认为是酚类抗氧化剂的优良邻对位取代基，而每个苯酚基团最多能捕获两个过氧自由基，捕获的自由基数量随自由基捕获率的增加而减少。因此，当苯酚自由基的数目大于2时，被认为不可能捕获更多的自由基。

 

2、邻烯丙基苯酚抗氧剂的研究进展

烷基和过氧化物自由基在有机材料的实际降解中起着重要作用。例如，塑料薄膜的氧浓度在其厚度范围内呈梯度变化，表面氧浓度高，过氧化物自由基在自动氧化过程中起主要作用，在内部氧浓度较低时，主要参与降解过程的是烷基。但是，一个通常，烷基反应太快而不易被捕获，当它们遇到氧气时，它们会继续引发自氧化链式反应。日本的研究发现了一种捕获烷基的新方法，他们称之为“邻位取代基效应”，在此基础上，他们开发了具有邻烯丙基苯酚结构的抗氧化剂。