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受阻酚類抗氧劑的作用機理

發布時間:2021-08-11 02:02   點擊:285次

聚合物材料在高溫加工或使用過程中,由于氧原子的襲擊會使其發生氧化降解。經過多年的研究發現,聚合物的自動氧化過程是一系列自由基反應過程。反應初期的主要產物是由氫過氧化物在適當條件下分解成活性自由基,該自由基又與大分子烴或氧反應生成新的自由基,這樣周而復始地循環,使氧化反應按自由基鏈式歷程進行。

在聚合物中添加抗氧劑,就是為了捕捉鏈反應階段形成的自由基R·和ROO·,使它們不致引起有破壞作用的鏈式反應;抗氧劑還能夠分解氫過氧化物ROOH,使其生成穩定的非活性產物。按作用機理,抗氧劑可分為主抗氧劑和輔助抗氧劑。主抗氧劑能夠與自由基R·,ROO·反應,中斷活性鏈的增長。輔助抗氧劑能夠抑制、延緩引發過程中自由基的生成,分解氫過氧化物,鈍化殘存于聚合物中的金屬離子。

作為主抗氧劑的受阻酚類抗氧劑是一類在苯環上羥基(~OH)的一側或兩側有取代基的化合物。由于-OH受到空間障礙,H原子容易從分子上脫落下來,與過氧化自由基(ROO·)、烷氧自由基(RO·)、羥自由基(·OH)等結合使之失去活性,從而使熱氧老化的鏈反應終止,這種機理即為鏈終止供體機理。


在聚合物老化過程中,如果可以有效地捕獲過氧化自由基(ROO·),就可以終止該氧化過程。但生成過氧化自由基的反應速率極快,所以在有氧氣存在的條件下,自由基捕獲劑便會失效。在受阻酚類抗氧劑不存在的情況下,1個過氧化自由基(ROO·)將從聚合物(RH)上奪取1個質子,打斷這一系列自由基反應,這是自動氧化的控制步驟。當加入受阻酚抗氧劑時,它比那些聚合物更易提供質子,即提供了一個更加有利的反應形成酚氧自由基,這使聚合物相對穩定,不會進一步發生氧化。

除此之外,受阻酚還可以進行一些捕捉碳自由基的反應生成二聚物,而這種二聚物又可與過氧化自由基反應使其失去活性,自身則變成穩定的醌分子。由于每個受阻酚可以捕捉至少2個自由基,故其抗老化的效果較好。

受阻酚類抗氧劑主要有單酚類抗氧劑苯乙烯化苯酚(SP)、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(264,BHT)等;雙酚類抗氧劑2246、300等;多酚類抗氧劑1010等。

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