抗氧剂与光稳定剂

1抗氧剂与光稳定剂2第一节概述（1）高分子材料的老化现象高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素的综合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值，这种现象就是老化。老化是一种不可逆的变化，它是高分子材料的通病。可以通过对高分子老化过程的研究，采取适当的防老化措施，提高材料的耐老化的性能，延缓老化的速率，以达到延长使用寿命的目的。3老化现象：①外观的变化，如出现污渍、斑点裂缝及光泽、颜色改变等。②物理性能的变化，包括溶解性、溶胀性、流变性等。③力学性能的变化，如抗拉、伸长、弯曲等。④电性能的变化，如介电损耗、击穿电压、电阻等。4老化的原因外因：①物理因素：如光、热、应力、电场、射线等；②化学因素如：氧、臭氧、重金属离子、化学介质等；③生物等因素：如微生物、昆虫等。高分子老化和防老化的研究是分不开的，防老化的目的在于提高高分子的使用寿命。5内因：①高分子材料的分子结构；②所用助剂；③加工方法。6第二节抗氧剂一、聚合物的氧化降解聚合物的降解是指聚合物分子量变小的化学反应过程的总称，其中包括解聚、无规断链、侧基和低分子物的脱除等反应。影响降解的物理—化学因素很多，如热、机械力、超声波、光、氧、水、化学药品、微生物等。7①链终止型抗氧剂（主抗氧剂）自由基捕获体：如碳黑、醌等；电子给予体：如某些变价金属；氢给予体：如仲芳胺、受阻酚化合物。②预防性抗氧剂（辅助抗氧剂）过氧化物分解剂：如硫化物、亚磷酸酯等；金属离子钝化剂：如酰胺和酰肼类化合物。二、抗氧化的基本作用原理8三、塑料常用抗氧剂常用的抗氧剂：受阻酚类、胺类、辅助抗氧剂，其中以受阻酚类为主。1、酚类抗氧剂特点：优异的不变色性、无污染性、毒性小。代表物：a.烷基单酚：抗氧剂264，是优良的通用型抗氧剂，不变色、无污染，适用与白色或浅色制品及食品包装，用量一般小于1%。但挥发性大，不适合加工或使用温度高的塑料中。抗氧剂1076是其改性品种。9常用的抗氧剂：2，6-二叔丁基-4-甲酚（264）CH3(H3C)3COHC(CH3)310b.烷基多酚典型品种抗氧剂2246，挥发性小，用量一般低于1%。抗氧剂425，其特点是污染更性小；抗氧剂CA为三元酚抗氧剂，具有良好的稳定作用；用量0.02%~0.5%。抗氧剂330也是一种三元酚抗氧剂，高效、无污染、低挥发，加工稳定，无毒，可用于食品包装；用量0.1%~0.5%。抗氧剂1010是四元酚抗氧剂，可作为无污染性高温抗氧剂。11c.硫代双酚特点：不变色、无污染，与烷基双酚相比，抗氧效率较高。与炭黑有良好的协同效应，广泛的用于橡胶，乳胶及塑料工业中。代表物：抗氧剂300，耐热性优良，不变色、污染性低，主要用于聚烯烃塑料，用量0.5%~1%.抗氧剂2246-S，广泛用作无污染、不变色的抗氧剂，用于聚烯烃制品，用量1.5%~2%.122、胺类抗氧剂特点：胺类对氧、臭氧的防护效果较好，对热、光、铜害的防护作用也很突出。缺点：具有较强的变色性和污染性，主要用于橡胶制品。代表物：防老剂A、防老剂D、防老剂RD、防老剂H等。13防老剂A本品为黄褐色至紫色结晶状物质，纯品为无色片状结晶，因含少量甲萘胺及苯胺，有毒，不可与皮肤接触。比重为1.16~1.17,熔点不低于52.0℃。易溶于丙酮、乙酸乙酯、苯、乙醇、氯仿、四氯化碳；可溶于汽油；不溶于水。日光及空气中渐变紫色。易燃。在橡胶中的溶解度高达5%，比防老剂D大，用量在3~4份时不喷霜，故可增加用量以提高防护效能。防老剂A有污染性及迁移性。一般用量范围为1~2份，最高可达5份。14防老剂D本品为浅灰色至浅棕色粉末，纯品为白色粉末。比重为1.18,熔点不低于104℃。易溶剂于丙酮、乙酸乙酯、二硫化碳、氯仿；可溶于乙醇、四氯化碳；不溶于汽油和水。在空气及日光下逐渐变为灰黑色，但不影响防护效果。易燃。稍优于防老剂A。若与防老剂4040或4010NA并用，抗热、氧、屈挠龟裂以及抗臭氧老化性能均有显著增加。在干胶中易分散于水中。在橡胶中的溶解度比防老剂A低，约为1.5%。当用量超过2份时会喷霜，与防老剂A并用则可避免。具污染性，不适于浅色制品。用量范围一般为0.5~2份。这类防老剂因原料易得、制造简单、价格低廉，故目前在国内还占有一定的地位。15防老剂RD本品为琥珀至灰白色树脂状粉天，无毒。软化点不低于74℃。能溶于丙酮、苯、氯仿、二硫化碳、微溶于石油烃；不溶于水。能抑制条件较苛刻的氧化，热老化及天候老化作用，但对屈挠龟裂防护效果较差。不喷霜、有轻微污染性。一般用量范围为0.5~2份，最高可达3成份。163、辅助抗氧剂主要包括：硫代酯、亚磷酸酯、金属离子钝化剂。（1）硫代酯：代表物为DLTP和DSTP，都可与酚类抗氧剂并用，产生协同效应。（2）亚磷酸酯：可与酚类抗氧剂协同使用，在PVC中又是常用的辅助热稳定剂。代表物TNP,无污染、无毒，用量0.1%~0.3%抗氧剂168可与酚类抗氧剂、金属皂类稳定剂并用，是复合抗氧剂的主要成分。17（3）金属离子钝化剂一种辅助抗氧剂，主要防止重金属离子对聚合物的氧化催化作用，又称为金属钝化剂，金属螯合剂，早期也称为铜抑制剂。以双亚水杨基二胺为主，常与酚类抗氧剂或过氧化物分解剂并用，用量一般为0.3%~0.5%。18四、抗氧剂的应用1、抗氧剂在塑料中的应用（1）抗氧剂的性质主要考虑变色及污染性（2）加工及环境因素的影响（3）抗氧剂的配合利用协同效应（4）正确使用抗氧剂的用量19基本要求:①耐高温性能好，挥发低，无变色及污染；②在聚合物中容解度高，无喷霜现象，效率较高；③对光、热、水、氧的稳定性好，无抗氧效率下降的情况出现；④环保无毒，符合卫生标准要求。2、新型抗氧剂方向：无毒、耐热、高效、抗降解。20B900一、化学成份:抗氧剂1076和抗氧剂168的复合物二、特性及用途:本产品为一性能良好的抗氧化剂,广泛应用于聚乙烯,聚丙烯,聚甲醛,ABS树脂,PS树脂,PVC,PC,接著剂,橡胶及石油产品等。对聚烯烃具有突出的加工稳定性和长效保护作用。通过抗氧剂1076和抗氧剂168的协同作用,可有效地抑制塑料的热降解和氧化降解。三、添加量：0.1-0.3%四、贮存与包装:抗氧剂B900无毒、不易燃、不易爆、不腐蚀、贮存稳定性好。21第三节光稳定剂一、塑料的光老化1、太阳光辐射（紫外线破坏作用）2、塑料的光氧老化（聚合物分子链断裂或者交联）22二、光稳定剂及其作用机理1、光屏蔽屏蔽剂反射或者吸收紫外线，代表物有：炭黑、二氧化钛、氧化锌。2、紫外线吸收剂能够吸收紫外线，并能将能量释放或者消耗掉，代表物有：二苯甲酮类、水杨酸酯类、苯并三唑类23（1）二苯甲酮类UV-9：几乎不吸收可见光，适用于浅色透明制品，对光、热稳定性良好，在200℃时不分解，但升华损失大，可用于油漆和各种塑料，用量0.1~0.5份。UV-531：与大多数聚合物相容，挥发性低，几乎无色，主要用于聚烯烃，用量0.5份左右。24（2）水杨酸酯类UV-TBS：价廉，性能好，但光照下有变黄的倾向，用量0.2~1.5份。UV-BAD：与树脂相容性好，价低，用量0.2~4份。25（3）苯并三唑类苯并三唑类热稳定性优良，但价格高。代表物有：UV-P：适用于透明和浅色制品，用量薄制品0.1~0.5份，厚制品为0.05~0.2份。UV-326：稳定效果好，对金属离子不敏感，挥发性小，有抗氧作用，初期易着色。UV-327：化学稳定性好，挥发性小，毒性小，与聚烯烃相容性好。UV-5411：挥发性小，初期着色性小。263、光猝灭剂又称减活剂或消光剂，主要能将能量转移。很少用于塑料厚制品，大多用于薄膜和纤维，可与紫外线吸收剂并用。主要是金属络合物，代表物有AM-101，光稳定剂1084等。AM-101：适用于聚烯烃和纤维，不适用于透明制品，用量0.1~0.5份。光稳定剂1084：对制品着色小，光稳定效率高，适用于高温制品。274、自由基捕捉剂简称受阻胺类光稳定剂（HALS），几乎不吸收紫外线，主要对聚合物分子链起到稳定作用，是目前公认的高效光稳定剂。代表物有：LS-744：相容性好，不着色、耐水解、毒性低、不污染，耐热加工性能好，可与抗氧剂和紫外线吸收剂并用。28LS-770：效能高，与抗氧剂并用，能提高耐热性能，与紫外线吸收剂并用，能提高耐光效果。GW-540：特点是与聚烯烃相容性好，光防护性能突出，具有一定的抗热氧老化作用，用量0.3~0.5份。PDS：与聚烯烃相容性好，耐抽提性能好，厚度效应小，无毒无味。29三、光稳定剂的应用1、光稳定剂的选用原则（1）树脂的敏感波长与紫外线吸收剂的有效波长的一致性。（2）与其他助剂的协同效应主要考虑与抗氧剂和热稳剂的协同效应，减少产生对抗效应。（3）光稳定剂的并用制品的厚度和稳定剂的用量薄制品和纤维要求加入的浓度高些，厚制品则较低。302、光稳定剂在塑料中的应用（1）、在PVC中的应用一般选用二苯甲酮类、苯并三唑类，同时要考虑与热稳定剂之间的相互影响。（2）、在PE中的应用一般选用二苯甲酮类、苯并三唑类及有机镍络合物等光稳定剂。（3）、在PP中的应用一般选用二苯甲酮类、苯并三唑类、有机镍络合物及受阻胺类（4）、在PS中的应用选用二苯甲酮类、苯并三唑类。（5）、在ABS中的应用单独使用紫外线吸收剂效果不佳，但与抗氧剂并用，可显著提高其耐候性。炭黑可有效提高ABS的耐候性。313、光稳定剂的发展趋势高效、复合、多功能、高附加值，同时开发反应型光稳定剂新品种。