受阻酚抗氧劑的特性
受阻酚抗氧劑的特性
受阻酚抗氧劑是目前市場上應(yīng)用最廣泛的一種，是一種自由基俘獲型抗氧劑。這種抗氧化劑可以捕集有機物分解過程中產(chǎn)生的自由基，以防止后續(xù)的一系列自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而避免有機物的分子降解和泛黃。目前主要的抗氧劑有1010、1076、1098等，它們廣泛的應(yīng)用于塑料、涂料、橡膠、纖維、熱熔膠等，來延長產(chǎn)品或材料的使用壽命。
一、受阻酚抗氧劑的特性介紹
受阻酚抗氧劑是苯環(huán)上有羥基，羥基的一側(cè)或兩側(cè)有取代基的化合物。酚羥基上的氫原子很容易解離，與過氧化物自由基、烷基和羥基自由基結(jié)合，在相鄰羥基取代基的協(xié)同作用下阻止氧化反應(yīng)，達到抗氧化作用，促進電子活化。例如，抗氧劑264的羥基兩側(cè)有兩個很強的空間位阻基團-叔丁基，因此具有很強的抗氧化能力，在中端基酚類抗氧劑的誘導(dǎo)期比亞磷酸酯長，在二磷酸酯中端基酚類抗氧劑的抗熱氧化性更好。
酚類抗氧劑作為氫供體，是應(yīng)用最廣泛的抗衰老添加劑。在苯酚作為抗氧劑的反應(yīng)機理中，最關(guān)鍵的反應(yīng)是過氧化物自由基從苯酚中捕獲氫生成氫過氧化物和苯氧基自由基，生成的苯氧基自由基與其他過氧基自由基以不同的方式反應(yīng)生成相對穩(wěn)定的產(chǎn)物。這些酚不僅可以保護聚合物產(chǎn)品在高溫下長時間的穩(wěn)定性，還能保持熔融聚合物在加工過程中的穩(wěn)定性。苯氧基的穩(wěn)定性是由2位和6位取代基的空間位阻所決定的。
在室溫下，苯氧基自由基不從聚合物主鏈上吸收氫。受阻酚類抗氧劑在長期高溫下使用時，其抗氧化效率隨取代基的增加而逐漸降低，取代基為：2,6-二叔丁基>2-叔丁基>2-叔丁基-6-甲基>2，6-二甲基。受阻酚類抗氧化劑主要與過氧化物自由基反應(yīng)，但在低氧條件下，烷基自由基存活足夠長的時間被受阻酚捕獲。此時，低水平受阻酚具有更高的活性，苯酚的某些氧化產(chǎn)物可能導(dǎo)致聚合物變色，形成的色團是苯酚結(jié)構(gòu)參與反應(yīng)的直接結(jié)果。通過選擇含有特殊結(jié)構(gòu)的酚類抗氧化劑和使用合適的穩(wěn)定劑，可以最大限度地減少這種變色。此外，受阻酚類抗氧化劑可能還會與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)形成發(fā)色團，這種被稱為氣熏反應(yīng)。
有研究發(fā)現(xiàn)，半受阻酚抗氧劑與全受阻酚類抗氧劑相比，具有一定的抗氣熏效果。與傳統(tǒng)抗氧劑相比，半受阻酚類抗氧劑由于其羥基鄰位取代基的空間位阻（多為甲基）小，特別是與硫酯等輔助抗氧劑的氫鍵締合，協(xié)同作用顯著，表現(xiàn)出更加優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和抗變色性，是酚類抗氧化劑的一大趨勢。具有官能團（如硫原子）的主輔抗氧化劑、抗遷移揮發(fā)損失的高分子量抗氧化劑、具有雙鍵或其他反應(yīng)性基團的反應(yīng)性抗氧化劑、天然環(huán)保抗氧化劑等都是受阻酚類抗氧化劑未來的發(fā)展重點。
二、受阻酚抗氧劑未來特性的發(fā)展
受阻酚類抗氧劑是苯環(huán)上-OH的一側(cè)或兩側(cè)有取代基的化合物。在受阻酚類抗氧化劑的存在下，一個過氧化物自由基會從聚合物中捕獲一個質(zhì)子，中斷這一系列自由基反應(yīng)，這是自動氧化的控制步驟。當(dāng)加入受阻酚抗氧化劑時，它們比那些聚合物更容易提供質(zhì)子，即提供更有利的反應(yīng)來形成苯氧基自由基，這使得聚合物不進一步氧化的穩(wěn)定的。
1、含鄰位-α-氫原子取代基的酚類抗氧劑的研制
叔丁基取代基通常被認為是酚類抗氧化劑的優(yōu)良鄰對位取代基，而每個苯酚基團最多能捕獲兩個過氧自由基，捕獲的自由基數(shù)量隨自由基捕獲率的增加而減少。因此，當(dāng)苯酚自由基的數(shù)目大于2時，被認為不可能捕獲更多的自由基。
2、鄰烯丙基苯酚抗氧劑的研究進展
烷基和過氧化物自由基在有機材料的實際降解中起著重要作用。例如，塑料薄膜的氧濃度在其厚度范圍內(nèi)呈梯度變化，表面氧濃度高，過氧化物自由基在自動氧化過程中起主要作用，在內(nèi)部氧濃度較低時，主要參與降解過程的是烷基。但是，一個通常，烷基反應(yīng)太快而不易被捕獲，當(dāng)它們遇到氧氣時，它們會繼續(xù)引發(fā)自氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。日本的研究發(fā)現(xiàn)了一種捕獲烷基的新方法，他們稱之為“鄰位取代基效應(yīng)”，在此基礎(chǔ)上，他們開發(fā)了具有鄰烯丙基苯酚結(jié)構(gòu)的抗氧化劑。
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