抗氧剂—塑料“续航”助剂

文/美特高分子 POLYMER

各位技术人员一般都知道，塑料的分子内部结构决定其易发生自氧化反应，从而使材料变黄、硬化、龟裂、失去光泽等，并且其物理力学性能也大幅降低，如冲击强度、弯曲强度、断裂伸长率等，从而缩短了塑料制品的使用寿命。除了工艺原因，问题可能会想到我的产品加抗氧剂了吗，加的份数够维持到产品过保质期吗？因此，今天我们重点了解一下塑料助剂-抗氧剂，从基本的作用机理上了解一下我们的产品为什么要加抗氧剂。

一、塑料老化的主要原因

引起塑料老化的主要原因有两类，如表1-1所示：

表1-1 主要原因

二、抗氧剂及作用原理

为了阻止塑料的老化，就需要加入我们所说的抗氧剂来保证我们产品的品质。抗氧剂(AO)作为一种高分子材料的功能助剂，不但能有效降低塑料的自氧化反应速率，而且能延缓塑料的老化降解，广泛应用于所有塑料制品中，为大家所熟知的1010、1076、168、BHT等抗氧剂已广泛应用于塑料制品中。

图1 抗氧剂1010

一般认为高分子材料的自动氧化过程是按照自由基反应过程进行的，反应可分为3个阶段：链引发、连传递、链终止。高分子聚合物的热氧降解主要是由于在链引发阶段生成的氢过氧化物ROOH，受热产生自由基R•自由基而引发的链锁式自由基反应所引起的。

说到这里，大家知道塑料中加入抗氧剂到底是为了什么吧，就是为了捕获生成的自由基和分解生成的氢过氧化物ROOH来阻止RH的自氧化链反应过程，从而抑制聚合物的热氧降解，从而保证我们产品的长期使用性。

图2 抗氧剂的作用机理

三、抗氧剂类型

3.1 酚类抗氧剂

酚类抗氧剂是一种在苯环上羟基一侧或两侧有取代基的化合物，如图3所示。从图中可以看出酚类抗氧剂含有活泼的羟基，可以终止自由基反应，使聚合物不致发生进一步氧化反应。

图3结构通式

酚类抗氧剂品种中，以1010、1076为代表的高分子量酚类抗氧剂，由于具有优异的热稳定性，不易挥发、变色，其消费比例逐年升高。

3.2 磷类抗氧剂

磷类抗氧化剂最大的特点就是其与酚类抗氧剂具有协同作用。其代表性的抗氧剂是168。在抗氧化过程中，酚类抗氧化剂捕捉过氧化自由基后又生成氢过氧化物，进而分解氢过氧化物，从而抑制塑料热氧化降解。另外，磷类抗氧化剂还可以提高材料的色泽稳定性和制品的耐候性。

3.3 复合抗氧剂

复合型抗氧剂适用于加工条件苛刻的塑料加工，抗氧化活性高、挥发性低。最具代表性的复合型抗氧剂由BHT与二月桂硫代二丙酸酯复配得到，它不但降低了生产成本，而且抗氧化效果较佳，能够延长塑料的使用寿命。

此外，抗氧剂还有硫类抗氧剂、金属钝化剂天然抗氧剂等，用途各有不同。

四、结论

不同的抗氧剂再同一种体系中的抗氧化效果是不同的，而同一种氧化剂在不同的体系中也显示出不同的抗氧化效果。因此，再选择抗氧剂时要遵循一定的原则：充分考虑抗氧剂的性质；重视加工环境对抗氧剂的影响；主副抗氧剂的配合；正确使用抗氧剂的用量。

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