抗氧剂与光稳定剂
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抗氧剂的协同作用聚合物稳定化助剂种类繁多,功能各异。
但大量研究结果表明,不同类型,甚至同一类型、不同品种的抗氧剂之间都有可能存在协同或对抗作用。
汽巴精化(Ciba—Geigy)公司开发的Irganox B系列复合型抗氧剂的研究表明,抗氧剂之间复配得当,不仅可以提高产品性能,增强抗氧效果,还可降低成本;但如果搭配不当,不但起不到抗氧作用,可能还会加速聚合物的老化。
受阻酚类抗氧剂以其抗氧效果好、热稳定性高、低毒等诸多优点近年来倍受人们关注。
但抗氧剂复配是否得当直接影响抗氧效果的好坏。
因此,研究抗氧剂复配时的作用机理显得尤为重要。
近年来,世界各大抗氧剂的生产厂商都在致力于研究开发复合型抗氧剂,而熟知各种抗氧剂之间的协同作用机理对抗氧剂新品种开发具有重要的指导意义1 受阻酚类抗氧剂的作用机理聚合物材料在高温加工或使用过程中,由于氧原子的袭击会使其发生氧化降解。
经过多年的研究发现,聚合物的A动氧化过程是一系列A由基反应过程。
反应初期的主要产物是由氢过氧化物在适当条件下分解成活性自由基,该自由基又与大分子烃或氧反应生成新的自由基,这样周而复始地循环,使氧化反应按自由基链式历程进行。
在聚合物中添加抗氧剂,就是为了捕捉链反应阶段形成的自由基R.和R00 .,使它们不致引起有破坏作用的链式反应;抗氧剂还能够分解氢过氧化物RO0H,使其生成稳定的非活性产物。
按作用机理,抗氧剂可分为主抗氧剂和辅助抗氧剂。
主抗氧剂能够与自由基R.,ROO .反应,中断活性链的增长。
辅助抗氧剂能够抑制、延缓引发过程中自由基的生成,分解氢过氧化物,钝化残存于聚合物中的金属离子[1]。
作为主抗氧剂的受阻酚类抗氧剂是一类在苯环上羟基(~OH)的一侧或两侧有取代基的化合物。
由于一OH受到空间障碍,H原子容易从分子上脱落下来,与过氧化自由基(ROO .)、烷氧自由基(RO.)、羟自由基(.OH)等结合使之失去活性,从而使热氧老化的链反应终止,这种机理即为链终止供体机理[2]。
用于塑料成型加工品的一大类助剂,包括增塑剂、热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、阻燃剂、发泡剂、抗静电剂、防霉剂、着色剂和增白剂(见颜料)、填充剂、偶联剂、润滑剂、脱模剂等。
其中着色剂、增白剂和填充剂不是塑料专用化学品,而是泛用的配合材料。
塑料助剂是在聚氯乙烯工业化以后逐渐发展起来的。
20世纪60年代以后,由于石油化工的兴起,塑料工业发展甚快,塑料助剂已成为重要的化工行业。
根据各国塑料品种构成和塑料用途上的差异,塑料助剂消费量约为塑料产量的8%~10%。
目前,增塑剂、阻燃剂和填充剂是用量最大的塑料助剂。
增塑剂一类可以在一定程度上与聚合物混溶的低挥发性有机物,它们能够降低聚合物熔体的粘度以及产物的玻璃化温度和弹性模量。
其作用机理是基于增塑剂分子对聚合物分子链间引力的削弱。
增塑剂是最早使用的塑料助剂。
19世纪下半叶,就曾采用樟脑和邻苯二甲酸酯作硝酸纤维素的增塑剂。
1935年聚氯乙烯工业化后,增塑剂得到广泛应用。
目前,约80%用于聚氯乙烯和氯乙烯共聚物,其余用于纤维素衍生物、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、天然和合成橡胶。
软质聚氯乙烯平均外加45%~50%(质量,下同)增塑剂。
由于不需或仅少量添加增塑剂的硬质聚氯乙烯的迅速发展,增塑剂在许多工业发达国家的增长率已低于聚氯乙烯。
中国聚氯乙烯软质制品仍占很大比例,故增塑剂仍将有较快的发展。
邻苯二甲酸酯类是增塑剂的主体,其产量约占增塑剂总产量的80%左右,其中邻苯二甲酸二辛酯(简称DOP)是最重要的品种。
生产规模较小的增塑剂有:己二酸和癸二酸的酯类(具有良好耐寒性),磷酸酯类(具有阻燃作用),环氧油和环氧酯类(与热稳定剂有协同作用),偏苯三酸酯和季戊四醇酯(耐热性较好),氯化石蜡(辅助增塑剂和阻燃增塑剂),烷基磺酸苯酯(辅助增塑剂)。
热稳定剂主要功能是防止加工时的热降解,也有防止制品在长期使用过程中老化的作用。
用量较大的是聚氯乙烯和氯乙烯共聚物的热稳定剂。
热稳定剂在软质制品中的用量为2%左右,而在硬质制品中为3%~5%。
抗氧剂在聚合物生命周期的每个阶段,即其生产、贮存、加工、使用过程中,都会因自身或外界因素而发生氧化作用,导致聚合物及其制品性能的下降或损失。
这也被称为高分子材料的老化。
添加抗氧剂是延缓材料老化的一种有效手段。
抗氧剂是一种能抑制和延缓聚合物材料氧化和降解的化学助剂。
其作用机理较复杂,主要作用为:(1)阻断降解链反应的进行,(2)分解氢过氧化物。
按此机理可分为链终止剂、过氧化物分解剂、金属钝化剂。
其中,链终止剂习惯上又被称为主抗氧剂,过氧化物分解剂被称为辅助抗氧剂。
按结构又可分为受阻酚类、胺类、亚磷酸酯类、硫酯类和其他类。
理想的抗氧剂应符合以下要求:(1)抗氧化降解效能高。
(2)与基础材料的相容性好。
(3)对制品的基本物理-机械性能无不良影响。
(4)热稳定性高,耐热性好。
(5)挥发性小,扩散迁移适度,耐溶剂抽提性好。
(6)不与其他助剂发生不良反应。
(7)无毒,对人体无刺激,无异味。
污染性小。
(8)价廉易得。
目前,新结构的受阻酚类抗氧剂的开发应用速度比较缓慢。
随着塑料加工条件越来越高,较高相对分子质量的抗氧剂逐渐受到重视,这样可尽量减少挥发物的数量。
抗氧效能高的非污染胺类化合物或受阻胺光稳定剂(HALS)也将随着其价格的下降,有可能成为经济有效的品种。
一.受阻酚类1化学名 2,6-二叔丁基对甲酚(抗氧剂264)英文名 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol化学文摘 CAS No.128-37-0结构式性质白色或淡黄色结晶粉末,遇光颜色变黄,并逐渐加深。
相对分子质量220.36。
挥发性较大。
相对密度1.048。
熔点68~70℃,沸点257~265℃。
闪点126.7℃。
蒸汽压0.27kPa(100℃)、4.0kPa(160℃)。
溶于芳烃、甲醇、乙醇、丙酮、四氯化碳、乙酸乙酯、汽油等,不溶于水或稀碱液。
无污染性。
用途本品是传统受阻酚类抗氧剂的一个重要品种。
因其生产简便,价格低廉,不污染制品,而应用广泛。
抗氧剂—抗氧剂1010班级:化104-2学号:201055507230 姓名:刘志敏抗氧剂概述大多数工业有机材料无论是天然的还是合成的都易发生氧化反应,如塑料、纤维、橡胶、粘合剂、润滑油以及食品和饲料等都具有与氧反应的性质。
和氧反应后物质就会失去原有的有益属性。
燃料油氧化会产生沉淀,堵塞机器阀门或油管,致使发动机不能正常工作,酸性的氧化产物又会加快机器腐蚀速度,并使燃料油提前点火。
润滑油氧化会造成粘度增加并产生凝胶和杂质,同样也会加快设备的腐蚀和磨损。
食品和饲料氧化会腐败变质,失去原有风味。
哺乳动物体内氧化所形成的脂蛋白及其缔合物是动脉硬化等疾病的罪魁祸首。
为了设法抑制、阻止或延迟氧化现象的发生,寻找出了一种有效、便捷、无须改变现有生产工艺的方法,即加入抗氧剂的工艺方法。
抗氧剂(antioxidant)是指一些能够抑制或者延缓高聚物和其他有机化合物在空气中热氧化的有机化合物。
通俗来说,即是能防止聚合物材料因氧化引起变质的物质。
1.抗氧剂种类及简要介绍抗氧剂的种类很多,按分子结构的不同可分为以下几类:1.1胺类抗氧剂胺类抗氧剂是应用最早的抗氧剂,主要为二芳然好,但易产生污染,因此主要用于对制品颜色要求不高的材料。
在这类抗氧剂中,受阻胺光稳定剂(HAL S)是一类具有空间位阻效应的有机胺类化合物。
HALS具有猝灭单线态氧的功能,可使其从激发态转变为基态,在光老化的链引发前干预光氧化反应的进行,是一种高效的抗氧剂。
1.2受阻酚类抗氧剂受阻酚类抗氧剂包括烷基单酚、烷基多酚、硫代双酚等,其作用是阻止塑料中产生的氧化自由基继续与塑料大分子反应。
受阻酚类抗氧剂具有不变色,无污染的特点,因而大量用于塑料工业。
其中,双酚A类品种因分子量较低,挥发性和迁移性较大,易使塑料制品着色,所以近年来在塑料中的消费量大幅度降低。
多酚抗氧剂1010和1076是主导产品,抗氧剂1010和10176的化学名分别为四-【3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸】季戊四醇脂和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇脂。
助剂是橡胶工业的重要原料,用量虽小,作用却甚大,聚氨酯弹性体从合成到加工应用都离不开助剂,按所起作用的不同,可分合成体系、改性及操作体系、硫化体系及防护体系四类助剂。
1 合成助剂1.1 催化剂及阻聚剂在聚氨酯弹性体的合成中,为了加快主反应的速度,往往需要加入催化剂,常用的催化剂有叔胺和有机锡两类,叔胺类有三乙烯二胺、三乙胺、三甲基苄胺、二甲基乙醇胺、吗啡啉等,其中以三乙烯二胺最重要;有机锡类有辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡等。
此外,还有有机汞、铜、铅和铁类,以有机铅、汞最为重要,如辛酸铅和乙酸苯汞等。
有机二元酸,如己二酸、壬二酸可作为聚醚型聚氨酯浇注橡胶的催化剂。
胺类催化剂多用于泡沫配方中的成泡反应,在聚醚体系中,胺和锡类催化剂并用可获得最佳的泡孔结构。
有机锡类催化剂通常催化HO和NCO反应过程,可避免OH的副反应,该类催化剂除提高总的反应速率外,还能使高分子质量多元醇与低分子质量多元醇的反应活性趋于一致,从而使制得的预聚物具有较窄的分子质量分布和较低的粘度。
使用催化剂对弹性体最终制品的性能是有不良影响的,主要影响高温性能和耐水解性。
阻聚剂以酸类、酰氯类使用较多,酸类使用最多的氯化氢气体,酰氯类有苯甲酰氯、己二酰氯等。
1.2 扩链剂和扩链交联剂在聚氨酯弹性体的合成中,扩链剂是指链增长反应必不可少的二元醇类和二元胺类化合物;而扩链交联剂指的是既参与链增长反应,又能在链节间形成交联点的化合物,如三元醇和四元醇类、烯丙基醚二醇等。
浇注型聚氨酯弹性体除烯丙基醚二醇不适用外,其他扩链或扩链交联剂都可以使用,热塑性聚氨酯弹性体仅使用二醇类;混炼型聚氨酯弹性体既可使用二醇也可用烯丙基醚二醇类。
一般低分子质量的脂肪族二元醇和芳香族二元醇都可以作为扩链剂,脂肪族二元醇有乙二醇、丁二醇和己二醇等,其中最重要的是1,4-丁二醇(BDO),在制备热塑性聚氨酯时用得最多,它不仅起扩链作用,还可调整制品硬度。
在芳香族二元醇中,较重要的是对苯二酚二羟乙基醚(HQEE),其结构式是:它能提高聚氨酯弹性体的刚性和热稳定性;另一种芳族二醇是间苯二酚二羟乙基醚(HER),它能最大限度地维持弹性体的持久性、弹性和可塑性,而同时又可将收缩率限制到最小。
农药制造中的稳定剂与增效剂选择农药的稳定性和效果是农药制造中非常重要的两个方面。
稳定剂和增效剂的选择直接影响着农药的质量和效果。
稳定剂的选择稳定剂的主要作用是提高农药的稳定性和延长其保质期。
在农药制造过程中,农药的化学性质会受到各种因素的影响,如温度、湿度、光照等,容易发生分解、聚合等反应,导致农药的失效。
因此,选择合适的稳定剂是保证农药质量的关键。
常用的稳定剂有:1.抗氧剂:抗氧剂是一种能够抑制氧气或其他自由基对农药的氧化作用的化学物质。
常用的抗氧剂包括二茂铁、硫代硫酸钠、抗坏血酸等。
2.光稳定剂:光稳定剂是一种能够吸收紫外线并转化为热能的化学物质,从而减少农药受到的光照影响的稳定剂。
常用的光稳定剂包括二苯甲酮、苯并三唑等。
3.酸碱稳定剂:酸碱稳定剂是一种能够调节农药溶液的pH值的化学物质,从而减缓农药的分解速率的稳定剂。
常用的酸碱稳定剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸氢二钠等。
4.分散剂:分散剂是一种能够增加农药颗粒的分散性的化学物质,从而提高农药的稳定性的稳定剂。
常用的分散剂包括聚乙二醇、硅藻土等。
增效剂的选择增效剂的主要作用是提高农药的效果和降低农药的使用量。
通过与农药混合使用,能够增强农药的杀虫、杀菌、除草等效果,从而减少农药的使用量,降低农药对环境的污染。
常用的增效剂有:1.表面活性剂:表面活性剂是一种能够增加农药在植物表面或害虫体表的吸附性的化学物质,从而提高农药的渗透性和附着性的增效剂。
常用的表面活性剂包括非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂等。
2.载体剂:载体剂是一种能够将农药均匀地分散在植物或土壤中的化学物质,从而提高农药的渗透性和持久性的增效剂。
常用的载体剂包括黏土、高岭土等。
3.渗透剂:渗透剂是一种能够增加农药在植物或害虫体内的渗透性的化学物质,从而提高农药的效果的增效剂。
常用的渗透剂包括尿素、硝酸铵等。
4.生物增效剂:生物增效剂是一种能够增加农药的生物活性的化学物质,从而提高农药的效果的增效剂。
一文搞懂弹性体常用助剂那些事儿,没有比这更全的了润滑剂一、润滑剂润滑剂是为了改善塑料在加工成型时的流动性和脱模性,从而提高制品性能的一种添加助剂。
主要润滑剂的品种及性质如下:1、烃类润滑剂(1)石蜡溶于有机溶剂,在树脂中分散性、相容性、热稳定性均差,用量一般在0.5%以下,尽管石蜡属于外润滑剂,但是非极性直链烃,不能润湿金属表面,即不能阻止PVC粘金属壁,只有和硬脂酸钙并用时,才能发挥协同效应。
(2)液体石蜡在挤出和注射加工时,作为PVC的内润滑剂,与树脂相容剂差,添加量一般为0.3%-0.5%,过多时反而使加工性能变坏。
(3)微晶石蜡润滑性和热稳定性好,但分散性差,用量一般为0.1%-0.2%,最好与硬脂酸丁酯、高级脂肪酸并用。
(4)氯化石蜡与PVC树脂相容性好,但透明性较差,还起增塑剂作用,用量在0.3%以下和其他润滑剂并用效果较好。
若作为辅助增塑剂用,其添加量可大些。
2、脂肪酸类(1)硬脂酸十八烷酸:微溶于水,能溶于有机溶剂,用量在0.5%以下。
(2)其他:羟基硬脂酸、蓖麻油酸,其稳定性稍差。
3、脂肪族酰胺类和脂类(1)硬脂酰胺可用于透明制品,与高级醇并用,可改善热稳定性和润滑性,用量0.3%-0.8%,还做烯烃类的滑爽剂。
(2)己烯基双硬质酰胺(EBS)具有较好的内外、润滑作用,还具有抗静电性能,主要用于PVC、PP、PS、ABS、PF、PE等树脂中,是一种高熔点润滑剂,用量为0.5%-2%。
(3)硬脂酸丁酯常用做脱模剂,适用于透明制品。
(4)油酸酰胺用于PP、PE的滑爽剂及薄膜的抗黏连剂,用量0.2%-0.5%。
4、金属皂类(1)硬脂酸锌适用于聚烯烃,ABS等,用量为0.3%。
(2)硬脂酸钙适用于通用塑料,外润滑用,用量0.2%-1.5%。
其他硬脂酸镉、硬脂酸镁、硬脂酸铅与上述皂类一样,既有热稳定作用,又有润滑作用。
5、复合润滑剂复合润滑剂不仅使用方便,而且润滑性能好,能使内部和外部润滑性能相平衡;在挤出过程中,使初期、中期、后期润滑效果相互平衡。
综述受阻酚类抗氧剂在几种使用情况下的协同作用机理聚合物稳定化助剂种类繁多,功能各异。
但大量研究结果表明,不同类型,甚至同一类型、不同品种的抗氧剂之间都有可能存在协同或对抗作用。
汽巴精化(Ciba—Geigy)公司开发的Irganox B系列复合型抗氧剂的研究表明,抗氧剂之间复配得当,不仅可以提高产品性能,增强抗氧效果,还可降低成本;但如果搭配不当,不但起不到抗氧作用,可能还会加速聚合物的老化。
受阻酚类抗氧剂以其抗氧效果好、热稳定性高、低毒等诸多优点近年来倍受人们关注。
但抗氧剂复配是否得当直接影响抗氧效果的好坏。
因此,研究抗氧剂复配时的作用机理显得尤为重要。
近年来,世界各大抗氧剂的生产厂商都在致力于研究开发复合型抗氧剂,而熟知各种抗氧剂之间的协同作用机理对抗氧剂新品种开发具有重要的指导意义1 受阻酚类抗氧剂的作用机理聚合物材料在高温加工或使用过程中,由于氧原子的袭击会使其发生氧化降解。
经过多年的研究发现,聚合物的A动氧化过程是一系列A由基反应过程。
反应初期的主要产物是由氢过氧化物在适当条件下分解成活性自由基,该自由基又与大分子烃或氧反应生成新的自由基,这样周而复始地循环,使氧化反应按自由基链式历程进行。
在聚合物中添加抗氧剂,就是为了捕捉链反应阶段形成的自由基R.和R00 .,使它们不致引起有破坏作用的链式反应;抗氧剂还能够分解氢过氧化物RO0H,使其生成稳定的非活性产物。
按作用机理,抗氧剂可分为主抗氧剂和辅助抗氧剂。
主抗氧剂能够与自由基R.,ROO .反应,中断活性链的增长。
辅助抗氧剂能够抑制、延缓引发过程中自由基的生成,分解氢过氧化物,钝化残存于聚合物中的金属离子[1]。
作为主抗氧剂的受阻酚类抗氧剂是一类在苯环上羟基(~OH)的一侧或两侧有取代基的化合物。
由于一OH受到空间障碍,H原子容易从分子上脱落下来,与过氧化自由基(ROO .)、烷氧自由基(RO.)、羟自由基(.OH)等结合使之失去活性,从而使热氧老化的链反应终止,这种机理即为链终止供体机理[2]。
2021年第1期(总第145期)塑料助剂1抗氧剂、光稳定剂在聚碳酸酯和改性材料中的应用技术李杰(北京加成助剂研究所,北京,100070)摘要:简单介绍了抗氧剂和光稳定剂作用、功能和类别。
列举了不同抗氧剂、光稳定剂条件下 聚碳酸酯和ABS改性合金材料热老化试验的数据:亚嶙酸酯抗氧剂和受阻酚抗氧剂的配合体系,可以 有效保护聚碳酸酯的相对黏度和色泽,提高PC/ABS合金拉伸强度和缺口冲击强度;使用紫外线吸收剂 可以有效地延缓聚碳酸酯变黄并适当保持强度;经试验或实际应用确定的抗氧剂、光稳定剂体系,抗 氧剂、光稳定剂只是在确定的条件下才能有确定的作用,确定的条件有微小变化,抗氧剂、光稳定剂 的作用与功能可能受到较大影响。
关键词:抗氧剂光稳定剂聚碳酸酯改性doi :10.3969/j.issn.1671-6294.2021.01.0001Application of Antioxidants and Light Stabilizers in Polycarbonate and Modified MaterialsAbstract: This paper first briefly introduced the roles,functions and categories of antioxidants and light stabilizers.Based on the thermal aging test data of polycarbonate and ABS modified polycarbonate under different antioxidants and light stabilizers,the following results were achieved. (1)Combination of phosphite antioxidant and hindered phenol antioxidant can effectively protect the relative viscosity and color of polycarbonate,and improve the tensile strength and notched impact strength of PC/ABS alloy. (2)The use of UV Absorbents can effectively delay the yellowing of polycarbonate and maintain its strength properly. (3)The antioxidant and light stabilizer system determined by experiments or practical application can only have a definite effect under certain conditions,any slight changes of which may greatly affect the performances and functions of antioxidants and light stabilizers.Keywords: antioxidants;light stabilizer;polycarbonate;modified material空气、阳光、温度对地球上的人类、动物生 存及植物生长是必不可少的,但在多类塑料材料 的加工、存放和使用过程中却起着恶劣的破坏作 用。
抗氧剂的作用机理是什么?抗氧剂,又称防老剂,是一种对高聚物受氧化并出现老化现象能起到延缓作用的化学物质。
当其在聚合物体系中仅少量存在时,就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行,从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命,因而被广泛应用于橡胶、塑料、化纤高分子材料及是有化工和食品加工中。
抗氧剂的作用机理1、自由基抑制剂自由基抑制剂又称主抗氧剂,包括胺类和酚类两大系列。
胺类抗氧化剂几乎是芳香族仲胺的衍生物,主要有二芳基仲胺、对苯二胺和酮胺、醛胺等类。
它们大多具有较好的抗氧效能,但污染性较重,主要用于橡胶工业。
酚类抗氧剂主要是受阻酚类,抗氧效能一般较胺类抗氧剂弱,但没有污染性,主要用于塑料和浅色橡胶制品。
2、氢过氧化物分解剂氢过氧化物分解剂又称辅助抗氧剂,主要是硫代二丙酸酯等硫代酯和亚磷酸酯两大类。
它们主要用于聚烯烃中,与酚类抗氧剂并用,以产生协同作用。
3、重金属离子钝化剂聚合物与重金属接触受重金属离子的催化作用会产生降解反应,如电缆料的芯线是铜,常引起铜害,因而需添加铜离子钝化剂。
酰肼类、肟类、醛胺缩合物等都是重金属离子钝化剂。
抗氧剂的常见类型抗氧剂是配合到聚合物树脂中,旨在抑制或延缓氧化降解过程的稳定化助剂。
目前常用抗氧剂如下。
1、抗氧剂1010抗氧剂1010是受阻酚类抗氧剂的重要品种,化学名称叫四[3-3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基]丙酸丁季戊四醇酯,它挥发性小,与树脂相容性好,可适用于聚烯烃、ABS、聚酰胺等,它对聚丙烯等易老化树脂的稳定效果尤佳。
2、抗氧剂DLTDP抗氧剂DLTDP,化学名称叫硫代二丙酸二月桂酯,DLTDP为辅助抗氧剂,并且常和受阻酚主抗氧剂配合使用。
但它在稳定化中释放出酸性组分,与受阻胺光稳定剂并用时产生对抗效应,降低光稳定效果,但与紫外线吸收剂有协同稳定性。
3、抗氧剂DSTDP抗氧剂DSTDP,化学名称叫硫代二丙酸二硬脂醇酯,为辅助抗氧剂,较DLTDP效能高,但树脂相容性差,不宜与受阻胺光稳定剂并用。
光稳定剂的作用及分类光稳定剂定义Lightstabilizer,lightstabilityagent,photostabilizer,太阳辐射的电磁波在通过空间和臭氧层时,290nm以下和3000nm以上的射线几乎都被滤除,实际到达地面的为290nm-3000nm的电磁波,其中波长范围为400-800nm(约占40%)的是可见光,波长约为800-3000nm(约占55%)的是红外线,而波长约为290-400nm(仅占5%)的是紫外线。
光稳定剂作用机理光稳定剂的作用机理因自身结构和品种的不同而有所不同。
有的可以屏蔽、反射紫外线或吸收紫外线并将其转化为无害的热能;有的可猝灭被紫外线激发的分子或基团的激发态,使其回复到基态,排除或减缓了发生光氧化还原反应的可能性;有的因捕获因光氧化还原产生的自由基,从而阻止了导致制品老化的自由基反应,使制品免遭紫外线破坏。
工业上对光老化的有效防止阻缓,多以两种以上有不同作用机理的抗老化剂复配,因为各种抗老化剂特别是光吸收剂都有自身对紫外线不同的吸收波段。
复配配方如:二笨甲酮+苯并三唑类加受阻胺(HAL)类,可以起到单一光稳定剂所无法达到的最佳效果。
防晒化妆品中所加入的紫外线吸收剂,其防晒机理也是基于分散或吸收入射到皮肤表面上的紫外线,从而使皮肤避免或减少受到紫外线伤害。
光稳定剂分类一、按作用机理可分为1)光屏蔽剂、2)紫外线吸收剂(UVabsorber)、3)猝灭剂(quencher)、4)自由基捕获剂。
1)光屏蔽剂:它的作用就像在聚合物和光辐射之间设置了一道屏障,使光不能直接辐射到聚合物的内部,令聚合物内部不受紫外线的危害,从而有效地抑制光氧化降解。
2)紫外线吸收剂:它的作用机理在于能强烈地吸收聚合物敏感的紫外光,并能将能量转变为无害的热能形式放出。
3)猝灭剂:可以接受塑料中发色团所吸收的能量,并将这些能量以热量、荧光或磷光的形式发散出去,使其回到基料,从而保护聚合物免受紫外线的破坏。
★塑料防老化所谓防老化,也叫稳定化,就是采取一定的措施,阻止或延缓致老化的化学反应。
严格来讲,不可能完全阻止老化,只能延缓老化过程。
目前较为适用的防老化措施有以下四个方面。
1.改进共聚物的化学结构,减少对天候老化敏感的官能团或引进含有稳定基团的结构。
2.对活泼端基进行消活稳定处理,该法主要用于聚缩醛类高聚物。
3.物理稳定化,如拉伸取向。
4.加入添加剂,如抗氧剂和光稳定剂等。
其中,方法4是塑料防老化最通用的方法,其优点在于简单、有效、灵活。
在应用中,核心问题是如何正确选择添加剂体系,这不仅仅是一个技术问题。
一个正确的选择是由很多因素综合作用的结果,包括技术、经济、社会和立法等诸多因素。
例如,除要考虑树脂类型和其制品用途以及成本外,还必须考虑用户接受程度、食品应用许可、环保要求、法律限制以及与应用有关的一切技术发展情况等等。
抗氧剂与光稳定剂经过几十年的发展至今,种类较多。
抗氧剂有胺类抗氧剂、酚类抗氧剂、硫化物类、亚磷酸酯类等;光稳定剂有光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂、自由基捕获剂。
石油化工的崛起为聚烯烃树脂的应用创造了机遇。
解决热氧化、光氧化等老化降解一度成为塑料加工行业和添加剂行业关注的焦点。
50年代在紫外光稳定化方面出现了突破;而在60年代又在抗氧剂方面出现了突破,开发出一批性能优良的抗氧剂和光稳定剂,为塑料制品的应用,特别是户外及高性能的应用奠定了基础;70年代成功地开发了受阻胺类光稳定剂,这项革命性的成果使塑料的紫外光稳定化处理及抗老化上升到新的水平;80年代出现了性能更完善的亚磷酸酯加工稳定剂,提高亚磷酸酯的水解稳定性及加工稳定性,非对抗性受阻胺光稳定剂的推出,使得在某些应用中出现的对抗性问题在某种程度上得到了解决;90年代更推出了新的复配稳定剂。
此外,文明社会越来越重视添加剂的卫生性和安全性,社会对此的敏感程度愈加提高,各国政府的立法也愈加严格。
环保型或“绿色”添加剂已崭露头角,例如维生素E作为聚烯烃加工稳定剂。
塑料添加剂塑料配混时,少量加入到合成树脂或其配混料中,以改善成型加工或赋予制品某种性能的一类化学物质。
这类物质分散在合成树脂或其配混料中,并不影响合成树脂的分子结构。
主要性能对塑料添加剂的主要要求是:①高效:在塑料加工和应用中能有效地发挥其应有的功能。
添加剂的选用应依据配混料的综合性能要求。
②相容性:能与合成树脂较好地相容。
③持久性:在塑料加工和应用过程中不挥发、不渗出、不迁移、不溶出。
④化学稳定性:在塑料加工和应用过程中不分解,不与合成树脂及其他组分发生化学反应。
⑤无毒:对人体无任何毒性作用。
⑥价格低廉。
添加方式添加剂的添加方式取决于:合成树脂的物理形态和熔融特征;添加剂的物理形态和浓度;添加剂在配混料中的分散度和溶解度;配混料的最终物理状态。
添加时多采用高速混合、密炼和挤出等工艺。
添加剂添加后的效果,除取决于其作用机理外,还取决于正确的添加顺序。
类型总述塑料添加剂按其特定功能可分为七大类:①改善加工性能的添加剂,如热稳定剂、润滑剂等。
②改善机械加工性能的添加剂,如增塑剂、增韧剂等。
③改善表面性能的添加剂,如抗静电剂、偶联剂等。
④改善光学性能的添加剂,如着色剂等。
⑤改善老化性能的添加剂,如抗氧剂、光稳定剂等。
⑥降低塑料成本的添加剂,如增量剂、填充剂等。
⑦赋于其他特定效果的添加剂,如发泡剂、阻燃剂、防霉剂等。
热稳定剂能阻止塑料因受热所发生降解作用的添加剂。
由于聚氯乙烯的热敏性突出,所以热稳定剂多用于聚氯乙烯类塑料的配混中。
根据化学结构,可分为铅盐、混合金属盐、有机锡和特定用途热稳定剂四大类。
①铅盐:最早应用的一类热稳定剂。
具有较优良的长期热稳定性、耐候性和电绝缘性,但影响制品透明性,有毒,有初期着色性,易硫化污染,与聚氯乙烯的相容性和分散性差。
铅盐无润滑性,故要与金属皂类润滑剂并用。
常用品种有三碱式硫酸铅、二碱式亚磷酸铅。
多用于不透明聚氯乙烯板、管及电线和电缆护套制造中。
②复配型金属盐:最通用的一类热稳定剂。
聚合物的添加剂介绍1.介绍现代生活的方方面面均会涉及高分子材料。
高分子材料是由单体分子经聚合而得的高分子量材料,其分子量普遍大于1万。
高分子材料在应用上很少单独使用,几乎所有的高分子材料或多或少都会添加一定的其他物质,以满足不同的使用要求。
实际加工制造以及终端使用过程中,对高分子材料各方面特性有着多元化的要求,如机械结构件对材料的机械性有较高要求,电气零部件要求有良好的绝缘鞋等,因此,单一的添加剂往往难以满足。
根据添加剂实现的功能差异,大致可分为稳定剂、增塑剂、润滑剂、交联剂和固化剂、填充剂、抗冲击剂、抗静电剂等。
实际生产中,根据终端需求,添加多种添加剂,实现高分子材料的复配,满足制品需求。
2.稳定剂高分子材料制品长期暴露于自然或人工环境中,在光、热、氧、水、微生物等缓慢作用下,使高分子的表面结构甚至内部结构发生不可逆的质变或破坏,称之为材料的老化。
材料的老化往往意味着性能的恶化,可分为外观的变化以及物理化学性能的变化。
外观变化有表面变黄、光泽度和透明度的降低、裂纹的产生等;物理化学变化有机械强度和绝缘性能的下降、脆性增加、溶解度等的改变等。
材料的老化是其耐候性或耐久性的直接体现,影响因素诸多,可分为内因和外因。
内因方面,主要取决于高分子链的化学结构和聚集态结构。
化学结构主要取决于化学键的强度,键能越低,键断裂所需能量越小,材料也越容易发生老化。
聚集态结构主要指结晶度。
通常,高分子材料可分为结晶区和无定型区,结晶区密度大于无定型区,氧、水等物质更难渗透进内部结构,因此相应的老化速率也较慢。
外因方面则包括物理因素(光、热、应力、电场、射线等)、化学因素(氧、臭氧、重金属离子、化学介质等)与生物因素(微生物与小动物)。
诸多外因中,以光、氧、热三个因素最为重要。
内因为高分子材料的固有特性,难以通过添加剂等改变。
因此改善高分子材料的老化性能唯有从外因入手。
根据所针对的外部因素的不同,可将添加的稳定剂分为抗氧剂、光稳定剂和热稳定剂三类。