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抗氧劑復合技術的開發應用

2023-12-22 1216

復合抗氧劑是由主、輔2種或2種以上抗氧劑復配而成,產生協同效應而發揮出優越性能。隨著塑料工業中通用樹脂的高功能化、高附加值化及復合材料和工程塑料應用范圍的拓展,要求抗氧劑具有高效、低毒、相容性好、不析出等性能。復合抗氧劑抗氧化活性高,揮發性低,特別適用于高溫加工,是優良的塑料抗氧劑和水解穩定劑,加入少量復合抗氧劑即能有效地制止塑料降解,代表著當今抗氧化技術的最新水平。
針對樹脂類型,利用不同種類抗氧劑適當混配,研究各組分間的協調作用,是抗氧劑研究開發的一條捷徑。通過使用復合抗氧劑可達到提高抗氧性能、降低成本的目的。

1、抗氧劑的配伍性

配伍性表現在抗氧劑與基體樹脂的相容性、與基體樹脂中其他添加組分的協同作用2個方面。

1.1抗氧劑與基體樹脂的相容性

理想的情況是2者間有良好的相容性。在加工應用中相容性不好,將出現抗氧劑的遷移、制品表面噴霜及穩定性能的下降。另一方面,抗氧劑在水溶液等溶劑中的溶解度應盡量小,以避免環境萃取降低抗氧效率、形成環境污染等。

1.2胺/酚協同作用

活性的胺自由基可生成過氧化醌類,活性的胺成分會從醌中得到再生。而酚作為還原劑,在形成的氧化還原體系中,可以以醌二聚體的形式存在,也可以進一步反應以有色體存在。反應所生成的化合物可以隨時猝滅其他自由基。

1.3仲芳胺/炭黑對抗作用

當以仲芳胺為抗氧劑加入到含有炭黑添加成分的基體樹脂中時,炭黑的表面對仲芳胺抗氧劑有催化氧化作用,產生所謂對抗作用。

1.4受阻酚與硫醚抗氧劑的配合體系

受阻酚與硫醚抗氧劑是一種應用廣泛的配合體系,尤其是半受阻酚結構抗氧劑的出現,進一步提高了這一抗氧體系的協同作用。

1.5抗氧劑與光穩定劑配合體系

亞磷酸酯抗氧劑與受阻胺類光穩定劑( HALS )有優異的協同穩定效果。而硫醚類抗氧劑在穩定化過程中可產生酸性組分,會抑制 HALS 光穩定性能,此類研究尚未形成理論。

2、國內外對抗氧劑復配技術的研究

2.1國內酚類抗氧劑與亞磷酸酯復配體系

酚類抗氧劑與亞磷酸酯復配體系是目前復合抗氧劑發展的主流。

2.1.1復合抗氧劑B215的應用研究

抗氧劑B215是一種復合抗氧劑,主要針對聚丙烯加工應用。研究結果表明,復合抗氧劑B215具有優質、高效、經濟、方便的特點。該研究還認為,抗氧劑264(2,6一二叔丁基﹣4一甲基苯酚)與抗氧劑1010同屬受阻酚類,用前者代替后者與亞磷酸酯復配后,對提高聚丙烯抗熱氧化性能來說具有相近的功效。由于抗氧劑264比抗氧劑1010價格低50%左右,因此,該種抗氧劑復合體系也會有一定的應用前景。

2.1.2復合助劑B900的應用研究

復合抗氧劑B900是耐抽提、低揮發性的復合抗氧劑,對聚烯烴有突出的加工穩定性,對制品有長效保護作用,通過抗氧劑1076和抗氧劑168的協同作用,可有效抑制聚合物的熱降解和氧化降解,廣泛應用于聚烯烴(PE/PP/PS)、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS樹脂等高分子材料,近年來還廣泛的用作高溫導熱油、淬火油等嚴酷工作條件下的油脂中的抗熱、抗氧添加劑。

2.2國外復配抗氧劑工藝及開發研究

抗氧劑復合型產品具有開發周期短、效果好、綜合性能佳、多種助劑充分發揮協同作用、方便用戶使用等特點。比較有代表的品種有汽巴公司的 
IrganoxB , IrganoxLC . IrganoxLM , Irganox HP . IrganoxXP ,通用公司的 Ultranox 815A,817A,875A,877A等,以及再生塑料專用復合抗氧劑品種 Recy clestab 41和811等。
近年來為防止2,6一二叔丁基對甲酚( BHT )成分致癌,國外許多公司如羅氏、 Ciba 精化、 BASF 公司推出了以 VE (一種維生素 E 抗氧劑)為基礎的天然無毒抗氧劑品種,如 VE 與亞磷酸酯、甘油、聚乙二醇、高孔率樹脂載體等組分配合而成的固體無磷復合"綠色"品種等。

2.3復配抗氧劑工業化應用

復合抗氧劑系列( YFK-B215, YFK-B 225, YFK-B 900、YFK-B561)是主抗氧劑1010(或 1076)與輔助抗氧劑168配合體系。YFK-B215中1010與168質量比為1:2,特點為白色結晶,無嗅無味,有良好的加工穩定和長效穩定性;YFK-B 225中1010與168質量比為1:1; YFK-B 900中1076與168質量為比1:4,除具備 PKB -215優點外,還具有優秀的熱加工穩定性,適用于聚乙烯農膜生產;YFK-B561中1010與168質量比為1:1。

結語

受阻酚/亞磷酸酯配合體系產品仍居主導地位。目前受阻酚/亞磷酸酯復合抗氧劑的開發并不局限于兩類抗氧劑組分的簡單混合,而是通過添加捕獲碳中心自由基的穩定組分,以減少酚類抗氧劑的壓力來提高其穩定效果的。不僅如此,為滿足特殊應用領域需要,一些非酚類/亞磷酸酯復合抗氧劑產品正在涌現。

以2一甲基﹣6﹣特丁基苯酚為骨架的半受阻酚與硫醚抗氧劑的復合體系顯示了在 NOx 耐色性與協同穩定性方面的優勢。

以受阻酚為基礎的亞磷酸酯(雙酚結構季戊四醇雙亞磷酸酯,具有分子內協同作用)的出現,標志著復合抗氧劑的功能是共混協同作用與分子內協同作用并存。
從產品形態來看,順應衛生、安全、方便、高效的發展潮流,復合型抗氧劑正在經歷由傳統的粉狀形態向非粉塵的共混物或液體形態轉變的過程。綠色、經濟的新型復合抗氧劑有待開發。


*參考文獻:陳愛國、田稼薇    現代塑料加工應用   2003年第15卷第4期



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