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塑料加工中添加少量抗氧劑,可以阻止或延遲老化的過(guò)程,從而延長(zhǎng)塑料制品的使用壽命。選用抗氧劑時(shí),主要應(yīng)根據(jù)塑料材料的種類(lèi)及型號(hào),加工設(shè)備及工藝條件,其它化學(xué)添加劑的品種及加入量,制品的使用環(huán)境及期限等因素綜合確定。選擇工業(yè)用途的抗氧劑應(yīng)基本參考以下原則。
1.相容性
塑料聚合物與抗氧劑的相容性往往較差,通常是在高溫下將抗氧劑與聚合物熔體結(jié)合,聚合物固化時(shí)將抗氧劑分子相容在聚合物分子中間。在配方用量范圍內(nèi),抗氧劑在加工溫度下要熔融。要特別注意,設(shè)計(jì)配方時(shí),選用固體抗氧劑、光穩(wěn)定劑的熔點(diǎn)或熔程上限,不應(yīng)低于塑料聚合物的加工溫度。
2. 遷移性
塑料制品,尤其是表面積與體積比(或質(zhì)量比)數(shù)值較小的制品,氧化主要發(fā)生在制品的表面,這就需要抗氧劑連續(xù)不斷地從塑料制品內(nèi)部遷移到制品表面而發(fā)揮作用。但如果向制品表面的遷移速度過(guò)快,遷移量過(guò)大,抗氧劑就要揮發(fā)到制品表面的環(huán)境中,或擴(kuò)散劑與制品表面接觸的其它介質(zhì)中而損失,這種損失事實(shí)上是不可避免的,設(shè)計(jì)配方時(shí)加以考慮。當(dāng)抗氧劑品種有選擇余地時(shí),應(yīng)選擇分子量相對(duì)較大,熔點(diǎn)適當(dāng)較高的品種,并且要以最嚴(yán)酷使用環(huán)境為前提確定抗氧劑的使用量。
3. 穩(wěn)定性
抗氧劑在塑料材料中應(yīng)保持穩(wěn)定,在使用環(huán)境下及高溫加工過(guò)程中揮發(fā)損失少,不變色或不顯色,不分解(除用于加工熱穩(wěn)定作用的抗氧劑外),不與其它添加劑發(fā)生不利的化學(xué)的應(yīng),不腐蝕機(jī)械設(shè)備,不易被制品表面的其它物質(zhì)所抽提。
4.加工性
塑料制品加工時(shí),加入抗氧劑對(duì)樹(shù)脂黏度和螺桿轉(zhuǎn)矩都可能發(fā)生改變??寡鮿?duì)樹(shù)脂熔融范圍如果相差較大,會(huì)產(chǎn)生抗氧劑偏流或抑螺桿現(xiàn)象。抗氧劑的熔點(diǎn)低于加工溫度100℃以上時(shí),應(yīng)先將抗氧劑制成一定的母粒,再與樹(shù)脂混合加工制品,以避免因偏流造成制品中抗氧劑分布不均及加工產(chǎn)量下降。
5.環(huán)境和衛(wèi)生性
抗氧劑應(yīng)無(wú)毒或低毒,無(wú)粉塵或低粉塵,在塑料制品的加工制造和使用中對(duì)人體無(wú)有害作用,對(duì)動(dòng)物、植物無(wú)危害,對(duì)空氣、土壤、水系地?zé)o污染。對(duì)農(nóng)用薄膜食品包裝盒、兒童玩具、一次性輸液等間接或直接接觸食品、藥品、醫(yī)療器具有人體的塑料制品,不僅應(yīng)選用已通過(guò)美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)檢驗(yàn)并許可,或歐共體委員會(huì)法令允許的抗氧劑品種,而且加入量應(yīng)嚴(yán)格控制在最大允許限度之內(nèi)。
1、使用斷鏈?zhǔn)娇寡鮿┑木酆衔锏姆€(wěn)定性
對(duì)抗氧劑干預(yù)鏈反應(yīng)活性種反映機(jī)理,即段鏈?zhǔn)绞┲鳈C(jī)理(CB-D)和段鏈?zhǔn)绞荏w機(jī)理(CB-A)。CB-D機(jī)理的典型是過(guò)氧化自由基團(tuán)與抑制劑如酚類(lèi),其次是芳香胺類(lèi)之間的反應(yīng)。從抑制劑AH中生出來(lái)的自由基可以按反應(yīng)式那樣消滅一個(gè)過(guò)氧化物基團(tuán)PO2。
2、使用預(yù)抗氧劑的高聚物的穩(wěn)定性
預(yù)防性或助抗氧劑可分解氫過(guò)氧化物,而不形成自由基中間產(chǎn)物,因此,它們可防止由氫過(guò)氧化物分解為自由基是所導(dǎo)致的鏈的支化。
3、抗氧劑之間的協(xié)同作用
一個(gè)十分有名的例子就是雙肉桂酰基硫代雙丙酸脂(DLTDP)或是雙硬脂?;虼p丙酸脂(DSTDP)與有空間位阻的酚類(lèi),在某些高聚物熱穩(wěn)定性方面的應(yīng)用。另一個(gè)有關(guān)協(xié)同作用的很重要的例子,是在提高聚烯類(lèi)的熔體穩(wěn)定性時(shí),見(jiàn)有空間位阻的酚類(lèi)與亞磷酸脂復(fù)合作用。