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如何选择抗氧阻聚添加剂

2025-06-16

  选择抗氧阻聚添加剂时,需综合考虑相容性、迁移性、稳定性、加工性、环保性、变色性、挥发性及协同效应等因素,具体如下:

  相容性:塑料聚合物的高分子一般是非极性的,而抗氧剂的分子具有不同程度的极性,二者相溶性较差。通常是在高温下将抗氧剂与聚合物熔体结合,聚合物固化时将抗氧剂分子容在聚合物分子之间。在配方用量范围内,抗氧剂在加工温度下要熔融。设计配方时,选用固体抗氧剂、光稳定剂的熔点或熔程上限,不应低于塑料聚合物的加工温度。

  迁移性:塑料制品尤其是表面积与体积比数值较小的制品,氧化主要发生在制品的表面,这就需要抗氧剂连续不断地从塑料制品内部迁移到制品表面而发挥作用。但如果向制品表面的迁移速度过快,迁移量过大,抗氧剂就要挥发到制品表面的环境中,或扩散剂与制品表面接触的其他介质中而损失。当抗氧剂品种有选择余地时,应选择分子量相对较大、熔点适当高的品种,并且要以最严酷使用环境为前提确定抗氧剂的使用量。

  稳定性:抗氧剂在塑料材料中应保持稳定,在使用环境和高温加工的过程中不易挥发、不变色(或不显色)、不分解、不与其他化学添加剂发生反应,并且不会与生产产品表面的其他物质发生交换,不会腐蚀生产设备等。

  加工性:塑料制品加工时,加入抗氧剂对树脂黏度和螺杆转矩都可能发生改变。抗氧剂与树脂熔融范围如果相差较大,会产生抗氧剂偏流或抑螺杆现象。抗氧剂的熔点低于加工温度100℃以上时,应先将抗氧剂制成一定的母粒,再与树脂混合加工制品,以避免因偏流造成制品中抗氧剂分布不均及加工产量下降。

  环境和卫生性:抗氧剂应无毒或低毒,无粉尘或低粉尘,在塑料制品的加工制造和使用中对人体无有害作用,对动物、植物无危害,对空气、土壤、水系无污染。对食品包装盒、儿童玩具、一次性输液等间接或直接接触人体的塑料制品,不仅应选用已通过相关检验并许可的抗氧剂品种,而且加入量应严格控制在最大允许限度之内。

  变色性:选择抗氧剂时应首先考虑到抗氧剂的变色性和污染性能否满足制品应用的要求。胺类抗氧剂大多容易受到光氧化作用导致变色,具有较强的变色性与污染性,但胺类抗氧剂对热氧、臭氧、屈挠、铜害有很强的防护作用,主要用于橡胶、电线、电缆、机械零件、轮胎等受光照影响小的深色制品中。酚类抗氧剂比较稳定,其氧化后的产物也会使制品变黄,但程度较小,且不易发生污染,多用于无色和浅色高分子材料,如塑料、合成纤维等。

  挥发性:挥发是抗氧剂从高分子材料中损失的主要形式之一,理想的抗氧剂应具有尽可能小的挥发性。抗氧剂的挥发性在很大程度上取决于其分子结构与分子量,结构近似、分子量大的抗氧剂挥发性低。例如,同是单酚抗氧剂的1076(相对分子质量531)比BHT(相对分子质量220)的挥发性低得多。分子类型不同,对其挥发性的影响更大,例如,单酚抗氧剂BHT(相对分子质量220)的挥发性比对苯二胺类抗氧剂防老剂H(相对分子质量260)的挥发性大3000倍。

  协同效应:选择抗氧剂时,不能仅看单个抗氧剂的作用,需考虑使用体系中各种助剂间的配合作用。硫酯抗氧剂与受阻胺光稳剂并用时可能会产生明显的对抗效应,因为硫酯自身氧化产生的酸性氧化物,易于受阻胺(碱性)反应生成盐,削弱光稳定剂的作用。而硫酯或亚磷酸酯抗氧剂与胺类或者酚类抗氧剂一般又有很好的协同效应,即捕捉自由基和分解氢过氧化物并存,互相促进反而会提升各自的氧化效果。

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