抗氧劑的分類與應(yīng)用

高分子聚合物在使用與貯存的過(guò)程中，由于受熱、光照、金屬離子催化、臭氧氧化等條件下，自身發(fā)生變色、老化、發(fā)硬發(fā)脆、自分解等現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為老化。

一、如何防止或降低老化現(xiàn)象？

聚合物的老化是一種自動(dòng)氧化反應(yīng)，目前最常用的方法是在高分子聚合物加入抗氧劑，防止或阻緩高分子聚合物氧化工程。它可以捕捉活性游離基生成非活性游離基，或者分解氧化過(guò)程中的聚合物，使其終止鏈鎖反應(yīng)。總之，抗氧劑的作用是延緩高分子材料的氧化過(guò)程，延長(zhǎng)高分子材料使用壽命。

自動(dòng)氧化反應(yīng)具有自由基鏈?zhǔn)窖趸瘷C(jī)理和自動(dòng)催化特性，聚合物老化時(shí)的自由基鏈反應(yīng)過(guò)程如圖1，設(shè)定RH為有機(jī)物

由圖1的聚合物自動(dòng)氧化過(guò)程可以看出自由基（R,ROO,RO,HO）和氫過(guò)氧化物（ROOH）是兩類加速氧化過(guò)程進(jìn)行的有害中間產(chǎn)物。抗氧劑主要是消除或抑制這兩類中間產(chǎn)物，阻止聚合物氧化反應(yīng)過(guò)程。

抗氧劑分為兩類：主抗氧劑和輔助抗氧劑。

主抗氧劑為自由基俘獲劑，也稱鏈終止劑，它的功能是俘獲自由基，使其不再參與氧化循環(huán)；輔助抗氧劑為氫過(guò)氧化物分解劑，它的作用分解氫過(guò)氧化物，使其成為無(wú)害的產(chǎn)物。

主抗氧劑通過(guò)偶合反應(yīng)(即終止反應(yīng))或給出一個(gè)氫原子來(lái)阻止聚合物中的自由基的破壞作用。最常用的主抗氧劑是酚類，這類抗氧劑的最大優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)塑料顏色影響最小，不污染制品而應(yīng)用廣泛，一般無(wú)毒或低毒，可用于接觸食品。而胺類抗氧劑為一類優(yōu)秀的主抗氧劑，抗氧效率高。但在加工過(guò)程中會(huì)變色污染制品，且毒性較大，因此在要求衛(wèi)生性的聚合物制品中一般不采用。

輔助抗氧劑可將主抗氧劑生成的仍具有一定活性的氫過(guò)氧化物分解，使其不再重新引發(fā)自動(dòng)氧化反應(yīng)。另外，輔助抗氧劑能夠抑制、延緩引發(fā)過(guò)程中自由基的生成，鈍化殘存于聚合物中的金屬離子。亞磷酸酯類和有機(jī)硫化物等輔助抗氧劑都屬于氫過(guò)氧化物分解劑。

主抗氧劑可單獨(dú)使用，但與輔助抗氧劑-起使用效果更好。如古德S-215或S-120屬于受阻酚類抗氧劑，與Y-213或Y-450等亞磷酸酯類協(xié)同作用，能達(dá)到1+1>2的效果，在抗氧化過(guò)程中，S-215酚類抗氧化劑捕捉過(guò)氧化自由基后又生成氫過(guò)氧化物(氫過(guò)氧化物可自動(dòng)進(jìn)行熱氧老化反應(yīng))，但酚類抗氧化劑不能分解氫過(guò)氧化物，而磷類抗氧化劑Y-213則能夠分解氫過(guò)氧化物，從而抑制材料的熱氧化降解。

受阻酚抗氧劑代表產(chǎn)品：古德S-215，S-120

另外，亞磷酸酯類抗氧化劑還可以提高材料的色澤穩(wěn)定性和制品的耐候性。如果材料在加工過(guò)程中穩(wěn)定性不好，蓄積在制品中的氫過(guò)氧化物則會(huì)成為光老化降解的引發(fā)源，因此不利于提高制品的耐候性，而將亞磷酸酯類抗氧劑與光穩(wěn)定劑(如UV-1220、UV-1150)共同使用可以提高材料耐候性。亞磷酸酯類抗氧劑正朝高水解穩(wěn)定性、高分子量及復(fù)合型抗氧劑的方向發(fā)展。?

亞磷酸酯抗氧劑代表產(chǎn)品：古德Y-213、Y-251、Y-310、Y-450和V-920，特別是Y-450，具有優(yōu)異的抗水解性以及耐熱性，可與受阻酚抗氧劑協(xié)同使用，在烘箱老化和暴露于NOx期間提供優(yōu)異的顏色穩(wěn)定性，不含NP，使用量遠(yuǎn)低于TNPP，Y-450在改善產(chǎn)品耐候性(紫外線破壞)方面亦能發(fā)揮顯著的效果。