抗氧剂全解析：定义、分类、作用机理与应用领域

抗氧剂：延缓聚合物老化的关键

1. 抗氧剂的定义与作用

抗氧剂是一类能够显著延缓或抑制聚合物氧化过程的化学物质。它们以微量添加至聚合物体系中，即可有效阻止材料老化，延长其使用寿命。因其卓越的防老化性能，抗氧剂也被称为“防老剂”。这类物质在多个领域中得到广泛应用，包括塑料、橡胶、石油产品、油脂及食品工业，主要用于防止材料因氧化导致的劣化、酸败或变色问题。

2. 抗氧剂的分类

抗氧剂根据其化学结构和作用机理，主要分为以下几类：

2.1 芳香胺类抗氧剂

芳香胺类抗氧剂，又称为橡胶防老剂，是生产数量最多的一类，主要应用于橡胶制品中。这类抗氧剂价格低廉，抗氧效果显著，但由于会使制品变色，限制了它们在浅色和白色制品中的应用。常见的芳香胺类抗氧剂包括：

• 二苯胺
• 对苯二胺
• 二氢喹啉等化合物及其衍生物或聚合物

代表性产品：N-异丙基-N′-苯基对苯二胺，灰色至紫色结晶，熔点70℃以上，适用于天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶和异戊橡胶等制品。

2.2 受阻酚类抗氧剂

受阻酚类抗氧剂是一些具有空间阻碍的酚类化合物，抗热氧化效果显著，且不会污染制品。这类抗氧剂发展迅速，品种繁多，常见的产品包括：

• 2,6-三级丁基-4-甲基苯酚
• 双（3,5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚
• 四［β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸］季戊四醇酯

应用领域：塑料、合成纤维、乳胶、石油制品、食品、药物和化妆品。

2.3 辅助抗氧剂

辅助抗氧剂通常与主抗氧剂并用，以增强抗氧效果。常见的辅助抗氧剂包括：

• 硫代二丙酸双酯：如双十二碳醇酯、双十四碳醇酯和双十八碳醇酯
• 亚磷酸酯：如三辛酯、三癸酯、三(十二碳醇)酯和三（十六碳醇）酯

3. 抗氧剂的作用机理

抗氧剂的作用机理主要分为以下几种：

3.1 断链式抗氧剂机理

断链式抗氧剂通过干预链反应活性种来延缓聚合物的氧化。典型的机理包括：

• CB-D机理：过氧化基团与抑制剂（如酚类、芳香胺类）反应，消灭过氧化物基团PO2。
• CB-A机理：抑制剂AH生成的自由基消灭过氧化物基团。

3.2 预抗氧剂机理

预抗氧剂通过分解氢过氧化物，防止其分解为自由基，从而阻止链的支化。

3.3 抗氧剂之间的协同作用

抗氧剂的协同作用可以显著提高聚合物的稳定性。例如：

• 双肉桂酰基硫代双丙酸脂(DLTDP)或双硬脂酰基硫代双丙酸脂(DSTDP)与受阻酚类抗氧剂并用，可提高高聚物的热稳定性。
• 受阻酚类与亚磷酸酯的复合作用，可提高聚烯类的熔体稳定性。

4. 抗氧剂的应用领域

抗氧剂广泛应用于以下领域：

• 塑料和橡胶：防止老化，延长使用寿命
• 石油产品：防止燃料油、润滑油的酸度和粘度上升
• 油脂及食品工业：防止油脂、肉类和饲料的酸败

5. 结论

抗氧剂在延缓聚合物老化、延长材料使用寿命方面发挥着至关重要的作用。通过合理选择和使用抗氧剂，可以有效提高材料的稳定性和耐久性，广泛应用于多个工业领域。