【倍特專欄】抗氧劑: 重申抗氧劑 (防老劑):對物理性能都有哪些要求?
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抗氧劑除了具有抑制高分子材料氧化這一主要功能之外,還兼具一系列輔助的但又是不可缺少的其他方面的性能(大致可分為化學(xué)、物理和毒性三個(gè)方面)。
能否滿足這些性能要求,往往是判斷抗氧劑化合物是否具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的重要條件,但抗氧劑的這些輔助性能中究竟哪個(gè)更為重要,則取決于所要穩(wěn)定的高聚物及其最終應(yīng)用等具體情況。
許多有特殊要求的塑料或添加劑(如用作食品的包裝材料),其所用抗氧劑的毒性就成為其是否適用的至關(guān)重要的條件。不過,目前各國對毒性的評價(jià)和要求并不相同,而且對各種塑料毒性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)往往也只是由各添加劑生產(chǎn)商提供。
對物理性能的要求:
1、加工性能:工業(yè)用的抗氧劑形態(tài),通常是溫度達(dá)250℃時(shí)可自由流動的固體粉末或低粘度的液體。為確保儲存和運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性,抗氧劑的熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)不應(yīng)低于50℃??紤]到工業(yè)衛(wèi)生的更高要求,最好采用無塵的配制工藝。
2、溶解性和乳化性:抗氧劑若在高聚物合成階段投加,應(yīng)采用適當(dāng)?shù)奈锢硇螒B(tài)。例如以溶解于單體或聚合溶劑的形式進(jìn)行添加。如果希望以液體形式投加抗氧劑,那么可用輔助抗氧劑(如亞磷酸酯或硫醚)作為其溶劑。對于ABS乳液聚合工藝,抗氧劑的投加方式最好是配制成乳劑。但對于高熔點(diǎn)的抗氧劑,上述施用方式就不大適用。
3、揮發(fā)性:抗氧劑若投加于高聚物生產(chǎn)的最后工序(如干燥和單體的脫除階段),則要求抗氧劑不能因閃蒸揮發(fā)而損失。很多抗氧劑(如長效熱穩(wěn)定劑)多是在高聚物的成型加工階段投加的,在這種情況下,要求抗氧劑不能因受熱揮發(fā)或散發(fā)令人厭惡的臭味。大多數(shù)工業(yè)用的抗氧劑可完全滿足這些要求。
4、抽出穩(wěn)定性:抽出穩(wěn)定性是一個(gè)很重要的指標(biāo)。要求添加劑具備抽出穩(wěn)定性的塑料制品,主要是一些室外用品和日用品(如洗衣機(jī)的零部件等)。此外,抽出穩(wěn)定性也是毒性評價(jià)的一個(gè)因素。近來有不少關(guān)于進(jìn)一步改善添加劑抽出穩(wěn)定性的報(bào)道,如合成分子量在3000及 3000以上的齊聚物抗氧劑,就是通過接枝的辦法,把抗氧劑鍵合在高聚物的分子鏈上;使抗氧劑與相應(yīng)的單體經(jīng)共聚反應(yīng)連接在離分子的骨架上。然而,以上種種努力遠(yuǎn)未達(dá)到實(shí)用的要求。
5、相容性與遷移性:某些高聚物,在其表面有時(shí)可觀察到添加劑析出的噴霜現(xiàn)象。對于低密度聚乙烯和聚氨酯來說,這種現(xiàn)象尤為明顯。添加劑在高聚物中如果是呈過飽和的溶液并以很高的擴(kuò)散速率向表面進(jìn)行遷移,那么這時(shí)就可觀察到上述的噴霜現(xiàn)象。其擴(kuò)散系數(shù)取決于玻璃化溫度等高聚物的性質(zhì)和結(jié)晶度、取向度等大分子形態(tài)以及添加劑本身的固有特性。
聚丙烯、高密度聚乙烯和低密度聚乙烯對噴霜敏感度的比例關(guān)系,大致是 1∶10∶100。總之,理想的抗氧劑應(yīng)符合以下要求:
1)抗氧化降解效能高。
2)與基體的相容性好。
3)對制品的物理、力學(xué)性能無不良影響。
4)熱穩(wěn)定性高,耐熱性好。
5)揮發(fā)性小,擴(kuò)散遷移適度,耐溶劑抽出性好。
6)不與其他助劑發(fā)生不良反應(yīng)。
7)無毒,對人體無刺激,無異味,污染性小。
8)價(jià)廉易得。
繼續(xù)重申抗氧劑1076的物化性質(zhì)如下:白色粉末或顆粒;熔點(diǎn):50~55℃;灰分<0.10%;揮發(fā)分<0.50%;透光率:425nm時(shí)大于96%,500nm時(shí)大于98%;含量大于98%。本品無污染,耐熱和耐水抽出性好,溶于苯、丙酮、環(huán)己烷等,微溶于甲醇,不溶于水?;緹o毒。
抗氧劑1076生產(chǎn)方法:以β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸甲酯、十八醇、季戊四醇酯為原料,異辛酸鋅為催化劑,通過酯交換反應(yīng),合成β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八烷醇酯。
抗氧劑1076的用途:本品是一種高效非污染性無毒的受阻酚型抗氧劑,與大多數(shù)聚合物具有很好的相容性。有良好的防止光和熱引起的變色作用,有較好的耐熱及耐水萃取性能。廣泛用于尼龍、聚酯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS樹脂、聚氯乙烯、纖維素塑料和各種橡膠的抗氧劑。具有相容性好、抗氧性能高、不著色、不污染、耐洗滌、揮發(fā)性小等優(yōu)點(diǎn)。參考用量0.1~0.5份。與抗氧劑AT-168、DLTDP等并用能發(fā)揮協(xié)同效應(yīng),提高抗氧化效果。本品同時(shí)還具有一定的光穩(wěn)定作用。也用來防止油脂和涂料的熱氧老化。用量一般為0.05%~0.5%。
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