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文檔簡介
塑料助劑抗氧化劑第一頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日一、高分子材料的老化及影響因素電纜農(nóng)用塑料薄膜塑料桶汽車輪胎第二頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日汽車輪胎電纜農(nóng)用塑料薄膜塑料桶一、高分子材料的老化及影響因素第三頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日老化(aging)化學老化:聚合物及其制品在制備、加工和應(yīng)用過程中不可避免地會發(fā)生結(jié)構(gòu)的變化,使強度和外觀受損,直至失去使用價值。這種現(xiàn)象稱為高分子材料的老化。例如塑料的脆化,橡膠的龜裂,纖維的變黃等。高分子受紫外線、熱、機械力等因素的作用而發(fā)生的分子鏈的斷裂高分子碳-氫鍵斷裂,產(chǎn)生的高分子自由基相互結(jié)合,形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)
物理老化:不涉及分子結(jié)構(gòu)的改變,它僅僅是由于物理作用發(fā)生的可逆性變化。例如有些高分子材料受潮后絕緣性能下降,但干燥后可以恢復(fù)。一、高分子材料的老化及影響因素第四頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日⑴外觀變化如表面變暗,變色,變黏,變形,出現(xiàn)裂紋,脆化,發(fā)霉等。⑵物理及化學性能的變化如溶解熱,熔融指數(shù),玻璃化溫度,流變性,耐熱性,耐寒性,折射率,相對密度,羥基含量的變化。⑶機械性能的變化如拉伸強度,伸長率,沖擊強度,疲勞強度,硬度等大大下降。⑷
電性能的變化如絕緣電阻,介電常數(shù),擊穿電壓也發(fā)生不利的變化。高分子材料老化的幾種主要表現(xiàn)形式:一、高分子材料的老化及影響因素第五頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日外界因素中,光,氧,熱三個因素最重要。它們的作用會引起聚合物的自動氧化反應(yīng)和熱分解反應(yīng),導(dǎo)致聚合物的降解。一、高分子材料的老化及影響因素第六頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日二、聚合物降解的影響因素(一)內(nèi)因1、聚合物的組成及其鏈結(jié)構(gòu)聚合物的組成不同,化學鍵的強度不同。結(jié)合能低的鍵容易在外因作用下斷裂。聚乙烯聚四氟乙烯F原子的半徑為6.4nm,比H原子的2.8nm大得多。而C-C鍵長約13.1nm。C-F鍵的鍵能為5.0×102kJ/mol;C-H鍵的鍵能為4.1×102kJ/mol。一、高分子材料的老化及影響因素第七頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日
例如:分子中的不飽和雙鍵、羥基、羧基、聚酰胺中的酰胺基團、聚碳酸酯中的酯基、聚砜中的碳硫鍵等,都是導(dǎo)致降解的主要內(nèi)因。在聚合物中C、H以外,還有其他元素或者基團也會對穩(wěn)定性造成影響。一、高分子材料的老化及影響因素第八頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日反應(yīng)速率決定于氧化劑從聚合物分子上奪取氫原子的難以程度,而奪氫反應(yīng)的速率又取決于C-H鍵的類型。聚丙烯和線性聚乙烯的穩(wěn)定性?一、高分子材料的老化及影響因素第九頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日
相對分子質(zhì)量分布對聚合物的降解具有影響
因為相對分子質(zhì)量分布寬的聚合物其低相對分子質(zhì)量部分必然較多,所以相對分子質(zhì)量分布寬的聚合物通常穩(wěn)定性較差。一、高分子材料的老化及影響因素第十頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日含支鏈的聚乙烯比結(jié)晶的聚乙烯更易降解。1-含支鏈型聚乙烯;2-線型聚乙烯;圖2、含支鏈型聚乙烯和線型聚乙烯隨時間的吸氧量
支化度是指聚合物分子鏈上分支的程度。
支化度越大,鏈結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)就越多,越容易降解。一、高分子材料的老化及影響因素第十一頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日穩(wěn)定性:低密度聚乙烯<高密度聚乙烯低密度聚乙烯主鏈每1000個碳原子上約有8~40個長的支鏈高密度聚乙烯主鏈每1000個碳原子上有少于5個較短的支鏈一、高分子材料的老化及影響因素第十二頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日取向態(tài)聚合物的聚集狀態(tài)有晶態(tài)、非晶態(tài)、取向態(tài)、液晶態(tài)和超分子結(jié)構(gòu)等。2、聚合物的聚集狀態(tài)非晶態(tài)晶態(tài)非晶材料密度小(高分子鏈排列不規(guī)則),易被氧、水、化學物質(zhì)滲透、降解一、高分子材料的老化及影響因素第十三頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日圖3、在100oC時,不同成型工藝的線型聚乙烯隨時間的累積吸氧量曲線1-100兆鐳輻射;2-壓塑成型;3-壓塑成型后經(jīng)退火;4-結(jié)晶的線型聚乙烯;
結(jié)晶狀態(tài)與聚合物的鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整性、溫度、成型工藝及后處理工藝有關(guān)。一、高分子材料的老化及影響因素第十四頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日
包括在聚合過程必然進入的雜質(zhì)和加工過程中必須加入的雜質(zhì)。3、雜質(zhì)在加工過程中加入的增塑劑、補強劑、硫化劑、硫化促進劑、填充劑、顏料等都是必須加入的雜質(zhì)。
聚合中的引發(fā)劑、乳液聚合時的乳化劑、懸浮聚合中的分散劑、反應(yīng)中未聚合的單體和副產(chǎn)物、聚合時與金屬設(shè)備接觸而帶入的少量金屬離子等,都是在聚合過程中會進入的雜質(zhì)。一、高分子材料的老化及影響因素第十五頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日大多數(shù)雜質(zhì)會加速聚合物的降解氧化劑均為過氧化物,是引發(fā)自由基反應(yīng)的引發(fā)源;鐵、錳、銅等金屬是氧化過程中的催化劑;顏料往往會對降解起阻止作用的,如橡膠中加入的炭黑、黑色汽車漆中的炭黑均有防老化的作用;雜質(zhì)是造成聚合物降解的一個不容忽視的內(nèi)因。一、高分子材料的老化及影響因素第十六頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日
聚合物的化學鍵在受熱時會斷裂,產(chǎn)生自由基。(二)外因1、環(huán)境溫度和熱氧的影響
熱具有較高的活性,受熱可以加速聚合物分子的運動,從而引起聚合物的降解和交聯(lián),使其性能降低。一、高分子材料的老化及影響因素第十七頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日
若有氧存在時,大分子自由基將與氧迅速作用,形成的過氧自由基就不能再結(jié)合生成原來的分子。過氧自由基相互之間或與烷基自由基可以進一步反應(yīng)一、高分子材料的老化及影響因素第十八頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日若有氧存在時,也會產(chǎn)生過氧交聯(lián)鍵,但這種過氧交聯(lián)鍵不如碳交聯(lián)鍵穩(wěn)定。當聚合物的側(cè)鏈或側(cè)基發(fā)生斷裂而形成自由基時,這些自由基如果相互結(jié)合,則可產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu):一、高分子材料的老化及影響因素第十九頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日過高的溫度,即使在沒有其他因素影響的條件下,也會使聚合物分子斷裂而降解。地球上的一般地區(qū)的環(huán)境溫度不會太高,但在有光、氧等其他因素同時存在時,會同時發(fā)生降解和交聯(lián)反應(yīng)。一、高分子材料的老化及影響因素對于聚丙烯,在120~150℃溫度范圍內(nèi),溫度每升高10℃,其壽命相應(yīng)縮短約60%。第二十頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日名稱波長/nm能量/kJ名稱波長/nm能量/kJ微波106~10710-1~10-2紫外線400299紅外線103~10610-1~10-2300399可見光8001472005997001711001197600201x射線10-1106500239r射線10-31082、光的影響
太陽光是影響聚合物降解的最主要外因之一1.紫外光區(qū),波長150~400nm,
約占太陽光的5%2.可見光區(qū),波長400~800nm,
約占太陽光的40%3.紅外光區(qū),波長800~3000nm,
約占太陽光的55%表1各種波長光的能量一、高分子材料的老化及影響因素第二十一頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日表2各種化學鍵的鍵能化學鍵鍵能kJ/mol化學鍵鍵能kJ/mol化學鍵鍵能kJ/molO-O138.9C-C347.7H-H436.0C-S259.4C-O351.5O-H462.8C-N291.6N-H390.8C=C607.0C-Cl328.4C-H413.4一、高分子材料的老化及影響因素表3常用聚合物最敏感波長聚合物聚合物符號最敏感波長/nm聚合物聚合物符號最敏感波長/nm聚碳酸酯PC258~305聚丙烯PP300聚乙烯PE300聚甲基丙烯酸甲酯PMMA290~315聚氯乙烯PVC320聚乙烯-乙酸乙烯共聚物P(VC-VAC)327和364聚苯乙烯PS318.5聚酯PET325第二十二頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日
在熱、光或者熱光同時作用下,聚合物很容易進行氧化反應(yīng)。3、氧和臭氧的影響
在離地面20~30km的大氣層中,臭氧的濃度很高。一、高分子材料的老化及影響因素第二十三頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日臭氧對不飽和橡膠的破壞更為嚴重。能與雙鍵結(jié)合,生成臭氧化物,這種臭氧化物很不穩(wěn)定,經(jīng)分子重排形成異臭氧化物,同時分子鍵斷裂:臭氧化物異臭氧化物C=C607.0C-O351.5一、高分子材料的老化及影響因素第二十四頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日臭氧龜裂的特征是裂紋與橡膠的拉伸變形方向相垂直臭氧作用于受應(yīng)力而形變的橡膠時,不僅使分子鏈斷裂,而且出現(xiàn)與應(yīng)力方向垂直的裂紋——“臭氧龜裂”一、高分子材料的老化及影響因素第二十五頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日4、水和潮濕的影響水滲入聚合物中使其中某些水溶性物質(zhì)、增塑劑和含水基團的物質(zhì)被溶解、抽提或吸收,從而逐步改變了聚合物材料的組成和比例,加速了老化。酰胺基團、酯基、縮醛基等在水的作用下,會發(fā)生水解反應(yīng)。
水的滲入有時是可逆的。例如,尼龍吸水后拉伸強度下降,延伸率提高。但將其烘干排出水后,拉伸強度又可以恢復(fù)。一、高分子材料的老化及影響因素第二十六頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日5、其他因素的影響在自然環(huán)境中,微生物(如真菌和細菌)、某些高級生命體(如昆蟲、嚙齒動物、海生蛀蟲等),是會使聚合物降解或者破壞的生物體。在微生物活性(有酶參與)的作用下,酶進入聚合物的活性位置并滲透至聚合物的作用點后,使聚合物發(fā)生水解反應(yīng),從而使聚合物大分子骨架結(jié)構(gòu)斷裂成小鏈段,最終成為穩(wěn)定的小分子產(chǎn)物。——生物降解一、高分子材料的老化及影響因素第二十七頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日生物降解塑料生物降解塑料餐盒生物降解塑料袋聚乳酸普通塑料的處理方法依然是焚燒火化,造成大量溫室氣體排入空氣中,而聚乳酸塑料則是掩埋在土壤里降解,產(chǎn)生的二氧化碳直接進入土壤有機質(zhì)或被植物吸收,不會排入空氣中,不會造成溫室效應(yīng)。一、高分子材料的老化及影響因素第二十八頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日二、抗氧劑分類及其反應(yīng)機理2.1概念添加到塑料配方中,能延緩或抑制塑料氧化降解的物質(zhì)??寡鮿?yīng)當滿足下述要求:①具有優(yōu)良的抗氧化能力;②與材料的相容性好;③與合成材料的其它助劑不發(fā)生反應(yīng);④不變色﹑污染小﹑并且無毒或低毒。第二十九頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日◆1870年:Spiller用簡單酚類化合物作為橡膠制品的防老劑。◆1935年:第一個現(xiàn)代抗氧劑出現(xiàn)(丁基化羥基苯甲醚,BHA)。◆二戰(zhàn)后:美國、日本及西歐抗氧劑生產(chǎn)得到迅猛發(fā)展?!粑覈?始于1952年,防老劑甲和防老劑丁。70年代末80年代初我國抗氧劑生產(chǎn)得到很大發(fā)展。防老劑甲(N-苯基-1-萘胺)防老劑?。∟-苯基-2-萘胺)丁基化羥基苯甲醚(BHA)2.2發(fā)展歷程二、抗氧劑分類及其反應(yīng)機理第三十頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日亞磷酸酯類受阻酚類硫代酯類芳香胺類2.3抗氧劑一般分類二、抗氧劑分類及其反應(yīng)機理第三十一頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日按化學結(jié)構(gòu)分類二、抗氧劑分類及其反應(yīng)機理第三十二頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日1.鏈引發(fā)反應(yīng)(1)聚合物分子薄弱環(huán)節(jié)處的C-H鍵在熱光作用下發(fā)生斷裂:
RH→R·+H·(2)殘留引發(fā)劑分解:殘留引發(fā)劑→自由基如:ROOR→2RO·RO·+RH→R·+ROH(3)聚合物與氧分子反應(yīng):
RH+O2→R·+HO2·2RH+O2→2R·+H2O22.4抗氧劑的抗氧機理:聚合物的氧化老化-自由基鏈反應(yīng)二、抗氧劑分類及其反應(yīng)機理第三十三頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日(4)氫過氧化物分解:
RH+O2→ROOHROOH→RO·+HO·2ROOH→RO·+RO2·+H2ORO·+RH→R·+ROH(5)微量變價金屬化合物對氫過氧化物分解具有催化作用:
RH+O2→ROOHROOH+Mn+→RO·+OH-+M(n+1)+ROOH+M(n+1)+→RO·+H++Mn+RO·+RH→R·+ROH2.4抗氧劑的抗氧機理:聚合物的氧化老化-自由基鏈反應(yīng)二、抗氧劑分類及其反應(yīng)機理第三十四頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日2.鏈增長反應(yīng)R·
+O2→RO2·RO2·
+RH→ROOH+R·ROOH→RO·
+HO·RO·
+RH→ROH+R·HO·
+RH→H2O+R·3.鏈終止反應(yīng)R·
+R·→R-RR·
+RO·→RORRO·
+RO·→ROORRO2·
+RO2·→非自由基產(chǎn)物R·
+HO·→ROHRO2·
+R·→ROOR
2.4抗氧劑的抗氧機理:聚合物的氧化老化-自由基鏈反應(yīng)二、抗氧劑分類及其反應(yīng)機理第三十五頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日在無抗氧劑的情況下,鏈增長反應(yīng)能進行成百上千個循環(huán),每生成一個RO2·
,大約要消耗100個以上的氧分子才終止。
聚合物的自動氧化反應(yīng)循環(huán)圖解:二、抗氧劑分類及其反應(yīng)機理第三十六頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日高分子鏈斷裂強度下降高分子鏈交聯(lián)變硬脆化二、抗氧劑分類及其反應(yīng)機理第三十七頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日2.5抗氧劑的作用機理
抗氧劑要么設(shè)法防止游離基的產(chǎn)生,要么防止游離基鏈的傳遞按此將抗氧劑分為兩類鏈終止型抗氧劑(主抗氧劑)預(yù)防型抗氧劑(輔助抗氧劑)螯合金屬離子
終止自由基分解過氧化物二、抗氧劑分類及其反應(yīng)機理第三十八頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日主抗氧劑(鏈終止型抗氧劑)能終止氧化過程中自由基鏈的傳遞與增長,此種抗氧劑能與自由基R?﹑RO2?
等結(jié)合,形成穩(wěn)定的游離基或終止化合物中斷裂而增長,又稱主抗氧劑,以AH表示。如:受阻酚類芳香胺類二、抗氧劑分類及其反應(yīng)機理輔助抗氧劑(預(yù)防型抗氧劑)能夠阻止或延緩高分子材料氧化降解過程中自由基產(chǎn)生的抗氧劑稱為預(yù)防型抗氧劑,又稱輔助抗氧劑。如:過氧化氫分解劑金屬離子鈍化劑第三十九頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日1.鏈終止型抗氧劑(主抗氧劑)(1)自由基捕獲型:醌、穩(wěn)定自由基、炭黑
(2)電子給予型:二烷基硫代氨基甲酸鹽、叔胺
二、抗氧劑分類及其反應(yīng)機理第四十頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日(3)氫給予型:受阻酚、仲芳胺
給予氫終止自由基或給予氫終止自由基或二、抗氧劑分類及其反應(yīng)機理第四十一頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日2.輔助抗氧劑(1)過氧化物分解劑亞磷酸酯、硫代酯
如果僅發(fā)生上述反應(yīng),每摩爾硫代酯抗氧劑只能分解1摩爾氫過氧化物。但事實上,每摩爾硫代酯抗氧劑可分解20~25摩爾氫過氧化物。這表明硫代酯的實際抗氧機理要復(fù)雜的多。二、抗氧劑分類及其反應(yīng)機理第四十二頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日(2)金屬離子螯合劑酰胺、酰肼
二、抗氧劑分類及其反應(yīng)機理草酰胺這類抗氧劑包括各種向心配位體,如雙亞水楊基二胺、草酰胺等,它們能夠與變價金屬離子絡(luò)合,將其穩(wěn)定在一個價態(tài),從而消除這些金屬離子對氧化的催化活性。第四十三頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日芳香胺類抗氧劑又稱為橡膠防老劑,胺類抗氧劑是一類歷史最久,應(yīng)用效果最好的抗氧劑,對氧、臭氧的防護作用很好,對熱、光、屈撓、銅害的防護也很突出。三、抗氧劑各論芳胺類抗氧劑的性能:①抗氧效果顯著②價格低廉③能使制品變色,有一定的污染性,限制了它們在淺色和白色制品方面的應(yīng)用。3.1、胺類抗氧劑優(yōu)良的胺類抗氧劑胺類抗氧劑二芳基仲胺類對苯二胺類脂肪胺類酮胺類醛胺類應(yīng)用范圍:橡膠制品、電線、電纜、機械零件及潤滑油領(lǐng)域第四十四頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日3.1、胺類抗氧劑1.二芳基仲胺類
N-苯基-1-萘胺(防老劑A)(防老劑甲)優(yōu)點:
是一種不噴霜的性能優(yōu)良的耐熱防老劑缺點:有污染性用量:1-3份用途:主要用于天然橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠等合成橡膠中。
主抗氧劑三、抗氧劑各論第四十五頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日汽車輪胎用橡膠配方三、抗氧劑各論第四十六頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日N-苯基-2-萘胺(防老劑D)(防老劑?。﹥?yōu)點:價格低廉,具有較高的抗熱、抗氧、抗屈撓、抗龜裂性能,對有害的金屬也有一定的抑制作用。缺點:易污染、易噴霜、易致癌用量:0.5-2份用途:橡膠、聚丁烯汽車輪胎用橡膠配方三、抗氧劑各論注:防老劑D中含有微量的β-萘胺,具有很強的致癌性,故現(xiàn)在美國、日本等國禁止生產(chǎn)和使用防老劑D。第四十七頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日2.對苯二胺類
N,N’-二苯基對苯二胺(防老劑H)優(yōu)點:抗老化效果良好缺點:易噴霜,易變色用途:橡膠、乳膠、塑料制品汽車輪胎用橡膠配方三、抗氧劑各論R1為芳基、烷基R2為芳基、烷基第四十八頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日N,N’-二-β-萘基對苯二胺(防老劑DNP)優(yōu)點:效果好、污染小(胺類抗氧劑中污染性最小的品種)缺點:易噴霜用途:橡膠、乳膠、塑料制品N,N’-二-(1-甲基庚基)對苯二胺
(防老劑288)優(yōu)點:抗臭氧性能好用量:0.5-3%用途:天然及合成橡膠、潤滑油三、抗氧劑各論第四十九頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日N,N’-二-(1-甲基庚基)對苯二胺(防老劑288)優(yōu)點:抗臭氧性能好用量:0.5-3%用途:天然及合成橡膠、潤滑油N,N’-二-(1,4-二甲基戊基)對苯二胺(防老劑4030)三、抗氧劑各論第五十頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日N-苯基-N’-異丙基對苯二胺(防老劑4010NA)優(yōu)點:效果好、不易噴霜缺點:污染大用途:橡膠、乳膠制品汽車輪胎用橡膠配方三、抗氧劑各論第五十一頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日N-苯基-N’-(1,3-二甲基丁基)對苯二胺
(防老劑4020)汽車輪胎用橡膠配方三、抗氧劑各論第五十二頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日N-苯基-N’-環(huán)己基對苯二胺
(防老劑4010)汽車輪胎用橡膠配方三、抗氧劑各論第五十三頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日3.醛胺縮合物類
防老劑AP
防老劑AH
三、抗氧劑各論第五十四頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日4.酮胺縮合物類
防老劑124或防老劑RD2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉防老劑AW6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉(毒性低、噴霜少、1-6%)三、抗氧劑各論第五十五頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日汽車輪胎用橡膠配方三、抗氧劑各論第五十六頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日防老劑BLE汽車輪胎用橡膠配方三、抗氧劑各論第五十七頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日二、酚類抗氧劑主抗氧劑受阻酚:R,R’:(CH3)3C-,CH3-,-CH2-,-S-特點123三、抗氧劑各論具有很好的發(fā)展前景第五十八頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日1.單酚型受阻酚抗氧劑
具有極佳的不變色、不污染性無抗臭氧效能揮發(fā)性及遷移損失較大抗氧化效率較低適用于使用要求不苛刻的領(lǐng)域特點三、抗氧劑各論第五十九頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日①抗氧劑264(BHT)
2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚
各項性能優(yōu)良的通用型的抗氧劑可抑制聚烯烴的的老化可防護纖維素樹脂的老化可抑制油品及食品的老化三、抗氧劑各論目前產(chǎn)銷量最大的高效抗氧劑!第六十頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日②抗氧劑1076(BHT)
3,5-二叔丁基-4-羥基苯基丙酸正十八碳醇酯
三、抗氧劑各論各項性能優(yōu)良的通用型的抗氧劑無毒、無色、無污染有極好的熱穩(wěn)定性、耐水抽提性、聚合材料的相容性第六十一頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日2.雙酚型受阻酚類抗氧劑
三、抗氧劑各論
雙酚型受阻酚類抗氧劑是指用亞烷基或者硫鍵直接連接兩個受阻酚單元的酚類抗氧劑。與單酚類受阻酚抗氧劑相比,雙酚類受阻酚抗氧劑的相對分子質(zhì)量較大,在聚合物中遷移率較低,熱穩(wěn)定性較高,因此抗老化性能較好。目前,雙酚類受阻酚抗氧劑主要有兩類,一類是以烷烴類為橋鍵,另一類則以硫、氮等雜原子為橋鍵。第六十二頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日抗氧劑2246(2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)①烷基雙酚
三、抗氧劑各論第六十三頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日抗氧劑2246-S(2,2’-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)抗氧劑甲叉-2246-S二(4-羥基-3,5-二叔丁基芐基)硫醚三、抗氧劑各論②硫代雙酚第六十四頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日抗氧劑STA-13.三元酚類
三、抗氧劑各論第六十五頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日抗氧劑3114三、抗氧劑各論不污染、不著色分子量和熔點高揮發(fā)性極小,遷移性小優(yōu)良的耐熱氧化性和耐光氧化性
基本無毒特點第六十六頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日抗氧劑3301,3,5-三甲苯-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯三、抗氧劑各論
具有耐熱性好、不污染、不著色、揮發(fā)性低等特點,是高密度聚乙烯、聚丙烯和橡膠的優(yōu)良抗氧劑,也用于聚氯乙烯、聚酰胺、ABS樹脂和聚酯等塑料制品,用量一般在0.1~0.5份。
在叔丁醇鉀的催化劑存在下,由2,6-二叔丁基苯酚與多聚甲醛經(jīng)過加成反應(yīng)生成3,5-二叔丁基-4-羥基芐醇,然后在硫酸催化劑的存在下與均苯三甲苯縮合后制成,經(jīng)洗滌、結(jié)晶、干燥后制成成品。第六十七頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日抗氧劑1010四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯4.四元酚類
三、抗氧劑各論第六十八頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日1抗氧化性能優(yōu)異2熱穩(wěn)定性高、持效性長,不著色,不污染、無毒3加工穩(wěn)定性好,耐變色性強抗氧劑1010的特點三、抗氧劑各論第六十九頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日輔助抗氧劑硫代二丙酸二月桂酯硫代二丙酸雙十八酯缺點:
硫化物與高分子材料的相容性差常有難聞的氣味在塑料配方中有被亞磷酸酯類輔助抗氧化劑取代的趨勢。三、有機硫化物三、抗氧劑各論第七十頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日四、亞磷酸鹽三、抗氧劑各論
亞磷酸酯抗氧劑,也稱輔助抗氧劑,主要作用是分解氫過氧化物。同時,亞磷酸酯抗氧劑具有良好的色澤保護能力,能提高聚合物的加工溫度。與受阻酚抗氧劑、光穩(wěn)定劑等有協(xié)同效果。
亞磷酸酯是當量型氫過氧化物分解劑,它兼具分解氫過氧化物和終止自由基鏈雙重功能。一般認為它將氫過氧化物還原成相應(yīng)的醇,而其自身轉(zhuǎn)化成磷酸酯。第七十一頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日亞磷酸酯抗氧劑主要為抗氧劑168[三(1,4一二叔丁基苯基)亞磷酯],抗氧劑626[雙(2,4一二叔丁基苯基)季戊四醇二磷酸酯]和抗氧劑618[雙(十八烷基)季戊四醇二亞磷酸酯]。其中抗氧劑168是國內(nèi)生產(chǎn)、消費量僅次于1010的抗氧劑品種,國內(nèi)生產(chǎn)1010和1076的廠家大多數(shù)也生產(chǎn)168。全國總需要量為14000~16000t/a。626和618主要用于300℃左右高溫加工的塑料材料或制品,作用是有效提高塑料材料的抗高溫熱氧化能力,同時保持塑料制品的良好外觀。四、亞磷酸鹽優(yōu)點:不會和受阻胺穩(wěn)定劑發(fā)生對抗效應(yīng)較好的耐著色性產(chǎn)量和消耗量均大大超過了有機硫類抗氧劑輔助抗氧劑三、抗氧劑各論第七十二頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日四、亞磷酸鹽亞磷酸三壬基苯基酯抗氧劑TNP輔助抗氧劑三、抗氧劑各論淺黃色粘稠液體,凝固點低于-5℃沸點大于105℃,無味,無毒,不溶于水,溶于丙酮、乙醇,苯和四氯化碳。適合于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、抗沖擊聚苯乙烯和ABS、聚酯等樹脂,高溫中抗氧化性能高,使用量不超過1.5%。第七十三頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日抗氧劑168三、抗氧劑各論抗氧劑l68是瑞士Ciba-Geigy公司開發(fā)的一種性能優(yōu)異、應(yīng)用廣泛的亞磷酸酯抗氧劑,能有效地防止加工過程中鹵化氫的產(chǎn)生,從而大大減少了對模具的腐蝕,也具有一定的環(huán)境友好性。并能分解在聚合物降解中形成的氫過氧化物而起到良好的增效作用。其特點是:抗萃取性強,對水解作用穩(wěn)定,與光穩(wěn)定劑協(xié)同,能顯著提高制品的光穩(wěn)定性,獲美國FDA批準,德國、瑞士、日本、意大利等國也己準許用于接觸食品的制品中。它可廣泛用于PP、HDPE、LLDPE、LDPE、ABS和聚碳酸酯等。據(jù)日本專家預(yù)言,在磷類抗氧劑中,168今后呈現(xiàn)很高的增長態(tài)勢。其原因是它不僅能抑制塑料制品變黃,還能用于耐熱300℃以上的塑料制品中,能適應(yīng)除氯化塑料以外的所有塑料制品。國內(nèi)己有近20個廠家生產(chǎn)該抗氧劑。缺點:開發(fā)了受阻芳基類亞磷酸酯抗氧劑
容易水解易揮發(fā)易被抽出第七十四頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日三、抗氧劑各論抗氧劑626是上世紀80年代由美國通用公司研發(fā)成功的,作為抗氧劑168的替代品。國內(nèi)626抗氧劑是原北京化工三廠(中國最早一代研發(fā)抗氧劑的企業(yè))總工程師郭永武先生在1999年研發(fā)成功的,并推向市場,主要應(yīng)用于中石化與中石油等大型石化的聚丙烯裝置中??寡鮿?26—季戊四醇雙亞磷酸二(2.4-二叔丁基苯基)酯第七十五頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日三、抗氧劑各論抗氧劑PEPQ—四(2,4-二叔丁基酚)4,4'-聯(lián)苯二亞磷酸酯外觀:白色至淡黃色結(jié)晶粉末溶程:85-95℃
其中SandstabP-EPQ
是瑞士Sandoz公司開發(fā)的產(chǎn)品,相對分子質(zhì)量高達1034,是含磷抗氧劑高相對分子質(zhì)量化的代表,具有C-P鍵的亞磷酸酯類抗氧劑,存在的C-P鍵使其具有良好的熱穩(wěn)定性,且高溫抗氧效能突出,不污染,不著色,在350℃左右仍保持穩(wěn)定。同時SandstabP-EPQ
還有一定的光穩(wěn)定作用,在PP中使用可使光穩(wěn)定性提高30%。產(chǎn)品己被“日本化學物質(zhì)審查法”認可,美國FDA
批準用于接觸食品的塑料。王鑒等人以聯(lián)苯、三氯化磷和2,4-二叔丁基苯酚為原料,采用兩步法成功合成了P-EPQ抗氧劑,并對合成工藝進行優(yōu)化,為該產(chǎn)品在國內(nèi)生產(chǎn)提供了重要的實驗數(shù)據(jù)和理論支持。提高相對分子質(zhì)量、抑制添加劑在聚合物加工及應(yīng)用中的揮發(fā)或遷移損失,是20世紀80年代后聚合物助劑研發(fā)方向之一。這些高性能品種能提高再生塑料性能。亞磷酸酯類輔助抗氧劑也屬此類產(chǎn)品。這類高相對分子質(zhì)量抗氧劑的最大特征是揮發(fā)性低,耐析出性高,因而有較好的耐久性。高相對分子質(zhì)量化產(chǎn)品第七十六頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日四、亞磷酸酯類抗氧劑發(fā)展趨勢三、抗氧劑各論亞磷酸酯抗氧劑的發(fā)展趨勢主要有:環(huán)保無毒、無酚化、耐水解、專用化、耐高溫等。亞磷酸酯類輔助抗氧劑技術(shù)開發(fā)的焦點集中在提高加工穩(wěn)定性和改善水解穩(wěn)定性兩個方面。無酚亞磷酸酯抗氧劑YIPHOS?3010YIPHOS?3010為廣州志一化工有限公司開發(fā)一種不含游離酚的亞磷酸酯抗氧劑,產(chǎn)品名稱:二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯(CASNO.為26544-27-4)。季戊四醇雙亞磷酸酯抗氧劑在提高聚烯烴樹脂加工穩(wěn)定性有良好的效果,YIPHOS?3010無游離酚殘留更符合環(huán)保要求。耐水解亞磷酸酯抗氧劑Irgafos?12Irgafos12是CIBA-GEIGY推出的新款亞磷酸酯抗氧劑。它屬于雙酚亞磷酯,傳統(tǒng)的亞磷酸酯穩(wěn)定劑水解性差,將水解穩(wěn)定劑的功能結(jié)構(gòu)引入亞磷酸酯分子結(jié)構(gòu),更耐水解。第七十七頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日多數(shù)重金屬離子對鏈式自由基反應(yīng)具有較強的催化作用五、金屬離子螯合劑金屬離子對氧化的催化是由于它能與過氧化物生成一種不穩(wěn)定的配位化合物,該配合物進行電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生自由基,引發(fā)了自動氧化反應(yīng)。金屬能極大地加速材料的老化,縮短其使用壽命,尤其是在電線、電纜工業(yè)中。三、抗氧劑各論第七十八頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日低價態(tài)的被氧化產(chǎn)生RO.,高價態(tài)的被還原產(chǎn)生ROO.若某一金屬具有兩種比較穩(wěn)定的價態(tài)時:微量的金屬離子可以通過氧化還原反應(yīng)將高分子材料中的氫過氧化物轉(zhuǎn)變成游離基,大大縮短了氧化的誘導(dǎo)期。金屬離子鈍化劑是通過與高分子材料中存在的金屬離子形成穩(wěn)定的配位化合物,從而防止其與氫過氧化物形成配位化合物,達到延長高分子材料使用壽命的目的五、金屬離子螯合劑三、抗氧劑各論第七十九頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日N-亞水楊基-N’-水楊酰肼五、金屬離子螯合劑輔助抗氧劑三、抗氧劑各論狀態(tài):淡黃色粉末熔點:281~283oC用途:聚烯烴的銅抗氧劑第八十頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日三、抗氧劑各論許多新型的金屬離子鈍化劑既具有抗熱氧化又具有鈍化金屬離子氧化的功能。例如:由美國伊斯曼-柯達公司開發(fā)生產(chǎn)的商品名為EastmaninhibitorOABH,就是常用的金屬離子鈍化劑。五、金屬離子螯合劑第八十一頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日圖協(xié)同作用與反協(xié)同作用協(xié)同效應(yīng):兩種或兩種以上的助劑復(fù)合使用時,其應(yīng)用效應(yīng)大于每種助劑單獨使用的效應(yīng)加和,即1+1>2反協(xié)同作用:兩種或者兩種以上的穩(wěn)定劑并用時,其穩(wěn)定效果比它們的加和效果小。四、抗氧劑間的相互作用第八十二頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日SA為復(fù)合效應(yīng),Z為并用時的穩(wěn)定效果;X、Y為不同穩(wěn)定劑單獨使用時的穩(wěn)定效果,a為復(fù)合穩(wěn)定劑中X的摩爾分數(shù)
協(xié)同作用與反協(xié)同作用的數(shù)學表達式:
當SA>0時為協(xié)同作用,SA<0時為反協(xié)同作用,SA=0時為加和性。
當SA>10%為協(xié)同作用,SA>200%為強協(xié)同作用,SA>300%為超強協(xié)同作用四、抗氧劑間的相互作用第八十三頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日A、協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)分子間的協(xié)同效應(yīng)分子內(nèi)的協(xié)同效應(yīng)均勻協(xié)同效應(yīng)是具有相同機理但活性不同的2個化合物之間的協(xié)同效應(yīng)非均勻協(xié)同效應(yīng)是2個或幾個不同機理抗氧劑之間的協(xié)同效應(yīng)又稱為自協(xié)同作用,它是一種穩(wěn)定劑含有多個官能團,彼此間有協(xié)同作用。四、抗氧劑間的相互作用第八十四頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日四、抗氧劑間的相互作用一、均勻協(xié)同效應(yīng)1.位阻不同酚并用有協(xié)同效應(yīng)第八十五頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日受阻酚類與亞磷酸酯類抗氧劑之間的協(xié)同效應(yīng)抗氧劑復(fù)合效果四、抗氧劑間的相互作用第八十六頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日胺類酚類抗氧劑可以終止自由基,阻止自動氧化鏈反應(yīng)的增長。磷系抗氧劑能分解過氧化物,防止自由基產(chǎn)生。
2.胺、酚類抗氧劑與過氧化物分解劑相互配合有非均勻協(xié)同效應(yīng)抗氧劑氧化誘導(dǎo)期((190℃)/min)抗氧劑10108.17抗氧劑1683.22抗氧劑1010+抗氧劑16818.92抗氧劑1010抗氧劑168四、抗氧劑間的相互作用第八十七頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日高溫老化箱:四、抗氧劑間的相互作用第八十八頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日分子內(nèi)復(fù)合的自協(xié)同效應(yīng)
把具有抗熱氧和抗光氧功能的官能團結(jié)合到一個分子上,這類穩(wěn)定劑通過都具有協(xié)同作用,而且還可以提高穩(wěn)定劑的其他性能,如耐熱性、耐光性、耐抽提性等。圖分子內(nèi)復(fù)合穩(wěn)定劑結(jié)構(gòu)HALS/PIHALS/PII四、抗氧劑間的相互作用第八十九頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日B、反協(xié)同效應(yīng)
有些抗氧劑配合在一起時,會產(chǎn)生有害的作用,這稱為抗氧劑的反協(xié)同效應(yīng),也稱為對抗效應(yīng)。1.硫脂類抗氧劑和受阻胺抗氧劑并用有對抗效應(yīng)硫脂類抗氧劑發(fā)揮抗氧化作用時會產(chǎn)生酸性物質(zhì)。受阻胺大部分是呈堿性的物質(zhì)。受阻酚類抗氧劑和炭黑并用有對抗效應(yīng)
炭黑能催化受阻酚類抗氧劑直接氧化四、抗氧劑間的相互作用第九十頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日抗氧劑b215四、抗氧劑間的相互作用抗氧劑種類繁多,作用機理各異,通過復(fù)配使用,能最大限度地發(fā)揮各抗氧劑的優(yōu)勢而將其劣勢減小到最低程度,以最小加入量、最低成本而達到最佳抗熱氧老化效果。這是今后抗氧劑發(fā)展的大趨勢。近年來我國聚烯烴工業(yè)迅速發(fā)展,必將提高對抗氧劑使用性能的要求,而在聚烯烴添加劑中居重要地位的受阻酚類抗氧劑將趨向于多用途化、復(fù)合化、環(huán)保型化。因此,必須認識和了解抗氧劑之間的相互作用,重視抗氧劑之間的協(xié)同效應(yīng)。只有利用好抗氧劑之間的協(xié)同效應(yīng),才能做到事半功倍,并會獲得性能優(yōu)良的復(fù)合型抗氧劑。
復(fù)合型抗氧劑第九十一頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日塑料標識PET聚對苯二甲酸乙二醇脂
常見礦泉水瓶、碳酸飲料瓶等。耐熱至70℃易變形,有對人體有害的物質(zhì)融出。1號塑料品用了10個月后,可能釋放出致癌物DEHP。不能放在汽車內(nèi)曬太陽;不要裝酒、油等物質(zhì)。HDPE高密度聚乙烯
常見白色藥瓶、清潔用品、沐浴產(chǎn)品。不要再用來做為水杯,或者用來做儲物容器裝其他物品。清潔不徹底,不要循環(huán)使用。PVC聚氯乙烯
常見雨衣、建材、塑料膜、塑料盒等。可塑性優(yōu)良,價錢便宜,故使用很普遍,只能耐熱81℃,高溫時容易有不好的物質(zhì)產(chǎn)生,很少被用于食品包裝。難清洗易殘留,不要循環(huán)使用,若裝飲品不要購買。PE聚乙烯
常見保鮮膜、塑料膜等。高溫時有有害物質(zhì)產(chǎn)生,有毒物隨食物進入人體后,可能引起乳腺癌、新生兒先天缺陷等疾病。注意保鮮膜別進微波爐!
五、幾種主要聚合物使用的抗氧劑第九十二頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日PP聚丙烯
常見豆?jié){瓶、優(yōu)酪乳瓶、果汁飲料瓶、微波爐餐盒。熔點高達167℃,是唯一可以放進微波爐的塑料盒,可在小心清潔后重復(fù)使用。需要注意,有些微波爐餐盒,盒體以5號PP制造,但盒蓋卻以4號PE制造,由于PE不能抵受高溫,故不能與盒體一并放進微波爐
PS聚苯乙烯
常見碗裝泡面盒、快餐盒。不能放進微波爐中,以免因溫度過高而釋出化學物。裝酸(如柳橙汁)、堿性物質(zhì)后,會分解出致癌物質(zhì)。避免用快餐盒打包滾燙的食物,別用微波爐煮碗裝方便面。
PC其它類
常見水壺、太空杯、奶瓶,百貨公司常用這樣材質(zhì)的水杯當贈品。這種塑料很容易釋放出有毒的物質(zhì)雙酚A,對人體有害。使用時不要加熱,不要在陽光下直曬。大家注意了,以后要少用了!塑料標識五、幾種主要聚合物使用的抗氧劑第九十三頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日五、幾種主要聚合物使用的抗氧劑聚烯烴使用的抗氧劑包括受阻酚、亞磷酸酯及有機硫化物。在酚類當中,可以選用抗氧劑264、2246、300、1076、1010、CA以及某些酚基取代的三嗪或三嗪衍生物??梢允褂玫妮o助抗氧劑,如硫代二丙酸酯類的DLTP、DSTP以及防老劑MB、TNP等。它們和主抗氧劑并用,都顯示了顯著的協(xié)同效果。胺類抗氧劑適用于黑色聚烯烴制品,如防老劑BLE、H、DNP、4010、防老劑甲、丁、NBC等。1.聚烯烴第九十四頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日五、幾種主要聚合物使用的抗氧劑
填充聚乙烯可以使用胺類抗氧劑及炭黑。但炭黑與胺或者酚發(fā)生對抗效應(yīng)。炭黑與有機硫化物的并用可以呈現(xiàn)很好的協(xié)同效果。聚乙烯較聚丙烯穩(wěn)定,故抗氧劑用量較小,一般在0.001%-0.1%之間。例如,吹塑顆粒狀的聚乙烯樹脂選用抗氧劑264或DLTP,用量為0.01%-0.05%;而薄膜和通信、動力電纜等要求穩(wěn)定性高的制品,則選低揮發(fā)、高分子量的受阻酚,如抗氧劑WPS、CA、330、1010、1076等;抗氧劑1076一般用在高密度聚乙烯中,對低密度聚乙烯在一般加工溫度下,也能提供適當?shù)谋Wo。①聚乙烯第九十五頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日五、幾種主要聚合物使用的抗氧劑聚丙烯因加工溫度高,大分子鏈又含有甲基,所以抗氧劑和光穩(wěn)定劑都很重要,是一個典型的需要加入抗老化劑的塑料品種。聚丙烯中使用的抗氧劑一般和聚乙烯相同,但使用量較大。受阻酚的用量為0.01%-0.15%,硫代二丙酸酯的用量也為0.1%-0.5%,受阻酚。例如烷基雙酚、硫代雙酚可單獨使用,或與硫酯并用。在聚丙烯纖維中,抗氧劑1010比抗氧劑1076的耐熱性高。②聚丙烯第九十六頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日五、幾種主要聚合物使用的抗氧劑增塑或非增塑的聚氯乙烯,在加工、使用時都需要用抗氧劑來保護。高溫下增塑劑的氧化破壞很快,使制品性能下降,并有氣味產(chǎn)生。聚氯乙烯樹脂使用的抗氧劑為4,4-烷基雙酚,用量為0.1%-0.5%,其中最便宜的品種為雙酚A,但它的抗氧效率沒有2246、鄰苯二酚、對苯二酚好,一般使用抗氧劑2246、264。在聚氯乙烯中更有價值的是
4,4-硫代雙酚和辛基化二苯胺以及防老劑BLE
。在涂層中二苯胺衍生物的抗氧效果與雙酯類相當,甚至超過雙酚A。2.增塑的聚氯乙烯第九十七頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日五、幾種主要聚合物使用的抗氧劑聚苯乙烯在室溫或在加工溫度下都相當穩(wěn)定,因此只有特殊需要時才應(yīng)用抗氧劑進行保護。但聚苯乙烯對光氧化降解特別敏感,容易變黃和變脆而不宜室外使用。為了保護這種光氧化降解,可在聚合前加一種有光穩(wěn)定作用的抗氧劑和紫外線吸收劑(一般用量在1%左右)。這類物質(zhì)是脂肪胺、脂環(huán)胺和胺基醇、脂環(huán)醇。如二辛基胺、N-環(huán)己基己醇胺、3-雙-乙胺基-1,2-丙二醇等??寡鮿?64、1076、565對抑制聚苯乙烯熱氧老化有突出的作用,特別是抗氧劑1076的效果更好。3.聚苯乙烯及苯乙烯系樹脂第九十八頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日五、幾種主要聚合物使用的抗氧劑
抑制橡膠老化的抗氧劑在使用時又分別叫做生膠穩(wěn)定劑(未硫化膠的穩(wěn)定劑)、硫化膠的熱氧及疲勞老化的防老劑及抗臭氧劑。生膠穩(wěn)定劑是聚合之后被加進的,用以防護干燥,儲存、加工前一般在0.6%-3%之間。前面談到的各類抗氧劑都廣泛用作橡膠制品的防老劑。尤其胺類用量最大,酚及亞磷酸酯類用于淺色制品。4.橡膠第九十九頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日五、抗氧劑作用效果的評價方法配方設(shè)計如下:a.空白樹脂;b.樹脂+抗氧劑;c.樹脂+其他添加試劑;d.樹脂+抗氧劑+其他添加試劑;評價塑料材料或制品中抗氧劑的作用功能,選用a、b組合進行試驗;評價塑料材料或制品中其他添加試劑的作用功能,選用a、c組合進行試驗;評價塑料材料或制品中抗氧劑、其他添加試劑的綜合作用功能,選用a、d組合進行試驗。第一百頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日5.1常用試驗方法氧化誘導(dǎo)期實驗多次擠出試驗烘箱熱老化試驗人工加速老化試驗自然氣候試驗
五、抗氧劑作用效果的評價方法第一百零一頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日1.氧化誘導(dǎo)期實驗
對一般塑料材料,一般用布拉班德塑化儀在氮保護下,混料10min,然后將其模壓成0.01mm薄膜試樣,直接在0.1Mpa、150℃測其氧吸收速度。在擠出機中對樣品進行反復(fù)多次擠出,可連續(xù)擠出后對樣品進行檢測,也可每隔一次擠出后對樣品進行檢測。檢測樣品的熔融流動指數(shù)MFI,或?qū)悠分瞥蓸藴试嚻瑱z測物理機械性能或色差。此項試驗主要評價抗氧劑在加工過程對塑料材料熱氧穩(wěn)定作用。2.多次擠出試驗將樣片品置于保持一定溫度的烘箱中,進行熱空氣(有時也可使用氧氣)循環(huán)。檢測樣片的羰基指數(shù)、物理機械性能或色差。此項試驗主要評價抗氧劑、光穩(wěn)定劑在儲存和使用過程對塑料材料的熱氧穩(wěn)定作用。3.烘箱熱老化試驗五、抗氧劑作用效果的評價方法第一百零二頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日4.人工加速老化試驗
將樣品置于全天侯老化箱或紫外老化機中,進行模擬自然環(huán)境或條件的老化試驗。檢測樣品的羰基指數(shù)物理機械性能或色差。此項試驗主要評價抗氧劑、光穩(wěn)定劑在使用過程中對塑料材料氧老化或光老化的穩(wěn)定作用。將樣品置于具備一定條件的自然環(huán)境中進行自然環(huán)境的光、氧老化試驗。檢測樣品的羰基指數(shù)和物理機械性能。此項試驗評價抗氧劑、光穩(wěn)定劑在自然環(huán)境使用過程中對塑料材料的光、氧穩(wěn)定作用。5.自然氣候試驗只有自然氣候試驗的數(shù)據(jù)和結(jié)果,才真正對塑料制品的實際應(yīng)用具有指導(dǎo)意義,但自然氣候試驗的時間周期較長,有時甚至二、三年。因此,前四項試驗的綜合評價結(jié)果,基本可以確定抗氧劑、光穩(wěn)定劑在塑料制品的加工與應(yīng)用過程的光、氧穩(wěn)定功能與作用。五、抗氧劑作用效果的評價方法第一百零三頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日5.2削弱或抑制抗氧劑作用功能的因素
塑料制品配方中其他助劑的化學性質(zhì),填充材料的類型,制品加工過程混料是否均勻,使用過程光照強度及溫度等眾多因素,都可直接或間接地削弱或抑制抗氧劑、光穩(wěn)定劑的作用功能和效果。配方編號阻燃劑鈦白粉抗氧劑1076抗氧劑168光穩(wěn)定劑326光穩(wěn)定劑770耐光性色差性ΔE
空白121BTBPIE15%A3%5.12B3%8.13C3%134BTBPIE1%A3%0.32.450.30.10.250.252.06BTBPIE15%0.30.250.252.57BPBPE14%0.30.250.255.68DBDPO14%A5%0.30.250.25259BTBPIE15%A0.5%0.30.250.253.8配方中的其他化學助劑1.其他助劑的影響五、抗氧劑作用效果的評價方法第一百零四頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日
2.加工過程抗氧劑在塑料制品中的添加總量一般在0.5%~1.5%之間,如果混料時大量粘結(jié)在混料器內(nèi)壁,或熱加工時揮發(fā)量過高,制品中實際抗氧劑比例數(shù)量將低于配方設(shè)計量。如果加工時抗氧劑與樹脂混合不均勻,制品中抗氧劑也必然分布不均。在使用過程中,制品的力學性能是由抗氧劑、光穩(wěn)定劑分布量過低或最低的局部力學性能決定的,局部的低力學性能導(dǎo)致了防老化塑料制品提前失去使用價值。3.使用環(huán)境表1
不同抗氧劑體系在不同溫度下的熱穩(wěn)定效果
烘箱溫度抗氧劑125℃140℃150℃0.25%330+0.25%DSTP12983460.25%1010+0.25%DSTP9083370.25%3114+0.25%DSTP1368325五、抗氧劑作用效果的評價方法第一百零五頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日相容性遷移性穩(wěn)定性加工性環(huán)境和衛(wèi)生性工業(yè)上抗氧劑的選用原則:五、抗氧劑作用效果的評價方法第一百零六頁,共一百一十九頁,編輯于2023年,星期日1相容性塑料聚合物的高分子一般是非極性的,而不同抗氧劑的分子及其他添加劑具有不同程度的極性,它們相溶性較差,通常是在高溫下將抗氧劑、光穩(wěn)定劑等添加劑與聚合物熔體結(jié)合,聚合物固化時將抗氧劑、光穩(wěn)定劑分子容在聚合物分子之間。在配方用量范圍內(nèi),抗氧劑、光穩(wěn)定劑在加工溫度下要熔融,要特別注意,設(shè)計配方時,選用固體抗氧劑、光穩(wěn)定劑的熔點或熔程上限,應(yīng)低于塑料聚合物的加工
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