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選擇抗氧阻聚添加劑時,需綜合考慮相容性、遷移性、穩定性、加工性、環保性、變色性、揮發性及協同效應等因素,具體如下:
相容性:塑料聚合物的高分子一般是非極性的,而抗氧劑的分子具有不同程度的極性,二者相溶性較差。通常是在高溫下將抗氧劑與聚合物熔體結合,聚合物固化時將抗氧劑分子容在聚合物分子之間。在配方用量范圍內,抗氧劑在加工溫度下要熔融。設計配方時,選用固體抗氧劑、光穩定劑的熔點或熔程上限,不應低于塑料聚合物的加工溫度。
遷移性:塑料制品尤其是表面積與體積比數值較小的制品,氧化主要發生在制品的表面,這就需要抗氧劑連續不斷地從塑料制品內部遷移到制品表面而發揮作用。但如果向制品表面的遷移速度過快,遷移量過大,抗氧劑就要揮發到制品表面的環境中,或擴散劑與制品表面接觸的其他介質中而損失。當抗氧劑品種有選擇余地時,應選擇分子量相對較大、熔點適當高的品種,并且要以最嚴酷使用環境為前提確定抗氧劑的使用量。
穩定性:抗氧劑在塑料材料中應保持穩定,在使用環境和高溫加工的過程中不易揮發、不變色(或不顯色)、不分解、不與其他化學添加劑發生反應,并且不會與生產產品表面的其他物質發生交換,不會腐蝕生產設備等。
加工性:塑料制品加工時,加入抗氧劑對樹脂黏度和螺桿轉矩都可能發生改變??寡鮿┡c樹脂熔融范圍如果相差較大,會產生抗氧劑偏流或抑螺桿現象??寡鮿┑娜埸c低于加工溫度100℃以上時,應先將抗氧劑制成一定的母粒,再與樹脂混合加工制品,以避免因偏流造成制品中抗氧劑分布不均及加工產量下降。
環境和衛生性:抗氧劑應無毒或低毒,無粉塵或低粉塵,在塑料制品的加工制造和使用中對人體無有害作用,對動物、植物無危害,對空氣、土壤、水系無污染。對食品包裝盒、兒童玩具、一次性輸液等間接或直接接觸人體的塑料制品,不僅應選用已通過相關檢驗并許可的抗氧劑品種,而且加入量應嚴格控制在最大允許限度之內。
變色性:選擇抗氧劑時應首先考慮到抗氧劑的變色性和污染性能否滿足制品應用的要求。胺類抗氧劑大多容易受到光氧化作用導致變色,具有較強的變色性與污染性,但胺類抗氧劑對熱氧、臭氧、屈撓、銅害有很強的防護作用,主要用于橡膠、電線、電纜、機械零件、輪胎等受光照影響小的深色制品中。酚類抗氧劑比較穩定,其氧化后的產物也會使制品變黃,但程度較小,且不易發生污染,多用于無色和淺色高分子材料,如塑料、合成纖維等。
揮發性:揮發是抗氧劑從高分子材料中損失的主要形式之一,理想的抗氧劑應具有盡可能小的揮發性??寡鮿┑膿]發性在很大程度上取決于其分子結構與分子量,結構近似、分子量大的抗氧劑揮發性低。例如,同是單酚抗氧劑的1076(相對分子質量531)比BHT(相對分子質量220)的揮發性低得多。分子類型不同,對其揮發性的影響更大,例如,單酚抗氧劑BHT(相對分子質量220)的揮發性比對苯二胺類抗氧劑防老劑H(相對分子質量260)的揮發性大3000倍。
協同效應:選擇抗氧劑時,不能僅看單個抗氧劑的作用,需考慮使用體系中各種助劑間的配合作用。硫酯抗氧劑與受阻胺光穩劑并用時可能會產生明顯的對抗效應,因為硫酯自身氧化產生的酸性氧化物,易于受阻胺(堿性)反應生成鹽,削弱光穩定劑的作用。而硫酯或亞磷酸酯抗氧劑與胺類或者酚類抗氧劑一般又有很好的協同效應,即捕捉自由基和分解氫過氧化物并存,互相促進反而會提升各自的氧化效果。