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    抗氧剂在塑料制品中的应用
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    抗氧剂是塑料及其制品(薄膜、板材、管材等)中非常重要的添加剂,它可以有效地保护塑料制品不被空气中的氧气氧化而老化。抗氧剂可应用于塑料的各个不同阶段,包括聚合、造粒、储存、加工、使用及回收再利用等。

    抗氧剂的概念


    抗氧剂是一类化学物质,广义上来说,多数弱还原剂都是抗氧剂。例如:柠檬酸是有弱还原性的有机酸,我们可以将其运用于饮料配方中起着抗氧化剂的作用;食品摆放时间长了容易氧化变质,可以加入少量抗氧剂来延长它们的储存时间等等。而对于塑料、橡胶、合成纤维、涂料和胶黏剂等五大类高分子材料,抗氧剂则是指在这些聚合物体系中仅少量存在时,即可延缓或抑制其在聚合、储存、运输、加工、使用过程中受大气中氧、臭氧等作用而降解的过程,从而阻止材料老化并延长使用寿命的化学物质。


    在塑料行业,抗氧剂作为一种塑料助剂,是塑料中应用最广泛的助剂之一,合适的选择和使用可以有效地抑制或降低聚合物大分子的热氧化反应速度,延缓材料的热、氧降解过程,延长塑料制品使用寿命,提高塑料制品使用价值。


    抗氧剂的分类及作用


    抗氧剂的品种众多,且不同的抗氧剂,其作用功能和应用效果差异较大。包括不同类型主、辅抗氧剂,或同一类型不同分子结构。按分子结构和作用机理分,常用的塑料抗氧剂一般分为五类:受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代类、复合类以及受阻胺(HALS)类。


    常用的主氧化剂有酚类和胺类物质,其中酚类抗氧剂按其结构又可分为单酚、双酚、三酚、多酚、对苯二酚、硫代双酚等类型,常用品种有抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂300等等;胺类抗氧剂按其结构可分为萘胺、二苯胺、对苯二胺等,如抗氧剂4010。但胺类抗氧剂由于在浅色制品中易发生色污而基本用于黑色的材料及制品中,如轮胎等等。

    主抗氧剂主要通过氢转移、电子转移和加成的方式与自由基R· 、RO2·等结合反应,形成稳定的游离基,终止氧化过程中自由基链的传递与增长。


    辅助抗氧剂主要有亚磷酸酯类和有机硫化物等,如抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂P-EPQ、DLTDP、DSTDP等。国内生产的含硫抗氧剂按分子结构可分为硫代酯抗氧剂、硫代双酚抗氧剂和硫醚型酚三类。国内亚磷酸酯抗氧剂生产消费量约占国内抗氧剂生产消费总量的30%。 辅助抗氧剂又称为氢过氧化物分解剂,其主要是通过把塑料中高活性的氢过氧化物分解成不活泼产物,除去自由基来源,抑制引发反应的物质。

    实际应用中,多采用复合型抗氧剂,如抗氧剂B225、抗氧剂B215等等。复合抗氧剂由二种或二种以上不同类型或同类型不同品种的抗氧剂复配而成,在塑料材料中,以最小加入量、最低成本而达到最佳抗热氧老化效果。此类抗氧剂的使用可取长补短,显示出协同效应,协同效应是指两种或两种以上的助剂复合使用时,其应用效应大于每种助剂单独使用的效应加和,即实现1+1>2的效果。 


    我国抗氧剂的现状及发展趋势


    经过多年的应用研究和经验积累,近几年来,我国在抗氧剂企业经营规模、自主研发能力、合成制备技术、产品质量、助剂应用研究水平和高分子材料防老化技术水平等方面取得了长足的进步,抗氧剂行业也呈现快速发展之势,各种新型功能性塑料层出不穷,抗氧剂研发与生产初步呈现由通用型产品系列向通用及专用结合的方向发展;生产企业对复合抗氧剂的使用越来越重视,开始趋向于抗氧剂及其他塑料助剂的系列化发展。出现了一些专业化、规模化、集约化和技术型的企业,并已在抗老化领域形成和国际企业同台竞争的态势,部分企业已经在全球具有很好的知名度。纵观全球塑料工业快速发展,全球抗氧剂工业正日益趋向高端化、高效化、复合化、定制化、系列化、环保化、母粒化、集约化


    抗氧剂使用小建议


    目前,在塑料行业中,抗氧剂的添加使用方法主要有两种:助剂直接添加法和母粒添加法。


    助剂直接添加法是将抗老化助剂(粉末或液体)与树脂等原料直接混合搅拌后挤出造粒或注塑等等。这种添加方式由于简单易行,从而为广大的抽粒和注塑厂所广泛采用。但其也存在一些致命缺点,特别是高分子的薄制品或纺丝类制品中,抗老化助剂直接与树脂等其他原料混合生产,往往使得助剂在产品中不能达到很好的分散效果,易造成薄膜出现“晶点”或纤维出现“断丝”等问题,影响生产的正常进行和降低生产效率,并导致其抗老化效能的降低。


    母粒添加法是先以合适的树脂为载体,与多种高效的抗老化助剂混合,再经双螺杆挤出机共挤造粒得到抗老化母粒,然后再与树脂等原料直接混合搅拌后挤出造粒或注塑。其应用优势在于抗老化助剂在母粒制备过程中首先实现了预分散,那么在后期材料加工的过程中,抗老化助剂得到二次分散,达到了助剂在高分子材料基体中均匀分散的目的,不仅保证了产品的质量稳定性,也避免了生产时的粉尘污染,使得生产更为绿色环保。

     
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