護(hù)膚品在現(xiàn)在成為了各大年齡層不可或缺的日用品。女性更是采用各種方法去保養(yǎng)、護(hù)理，希望維持年輕貌美的外表。而日常生活中的各類塑料彈性體產(chǎn)品，也是一樣。需要“保養(yǎng)、護(hù)理”才能維持更長(zhǎng)久的美麗外觀，而維持它們美貌的“護(hù)膚品”，就是我們經(jīng)常說的：抗氧劑。抗氧劑大部分的朋友應(yīng)該聽說過，但其中的機(jī)理及選擇方式，理解透徹的不多。所以，今天就讓我們一起來學(xué)習(xí)一下高分子材料老化的原因、機(jī)理及解決方法！
一 老化——不可避免的自然規(guī)律？ |
老化是自然界一個(gè)普遍存在的過程，我們身邊最常見的就是生命從出生、成長(zhǎng)、衰老的過程，就是最典型的的一個(gè)老化過程。所以，不管是塑料、彈性體還是金屬等材料，也都不可避免地逐漸“老去”！
二 有機(jī)材料老化的具體表現(xiàn)？ |
從制品宏觀的性能下降，一定程度上可以從微觀的角度去分析。
失去光澤，這是制品表面老化的現(xiàn)象；
黃變 ，意味著聚合物內(nèi)部的化學(xué)鍵斷裂或者顏料發(fā)生改變；
褪色，說明顏料變色或者損失
制品表面粉化，證明聚合物已經(jīng)嚴(yán)重老化
產(chǎn)品力學(xué)性能發(fā)生變化，如變脆、易斷、易碎、破損，表示聚合物內(nèi)層分子已經(jīng)發(fā)生斷裂。
三 為什么有機(jī)材料會(huì)老化？ |
1.宏觀分析
因?yàn)楦叻肿泳酆衔镌诩庸ぁ⑹褂眠^程中，會(huì)受到熱、氧、水、光、微生物、化學(xué)介質(zhì)等環(huán)境因素的綜合作用, 其化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一系列變化，物理性能也會(huì)相應(yīng)變壞，如發(fā)硬、發(fā)粘、變脆、變色、失去強(qiáng)度等, 這些變化和現(xiàn)象就稱為老化。
其中，陽(yáng)光（紫外/可見，輻照能量, hv）是光老化的主因；溫度（環(huán)境溫度/表面溫度, ΔT）是老化的加速劑；濕度/雨淋（水）是聚合物體系的破壞者；氧氣、污染物、雜質(zhì)是聚合物老化的促進(jìn)者。
圖 老化的影響因素
2.微觀分析
高分子聚合物在熱或光的作用下會(huì)形成激發(fā)態(tài)的分子，當(dāng)能量足夠高，分子鏈就會(huì)斷裂形成自由基，自由基可以在聚合物內(nèi)部形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，繼續(xù)引發(fā)降解，也可能引起交聯(lián)。
罪魁禍?zhǔn)祝鹤杂苫鵕●
如果環(huán)境中存在氧氣或臭氧，還會(huì)誘發(fā)一系列氧化反應(yīng)，形成氫過氧化物（ROOH），并進(jìn)一步分解成為羰基。
如果聚合物中存在殘余的催化劑金屬離子，或在加工、使用中帶入金屬離子如銅、鐵、錳、鈷等，會(huì)加速聚合物的氧化降解反應(yīng)。
四 有機(jī)材料如何抗老化？ |
俗話說，治病，最重要的就是對(duì)癥下藥！而抗老化的原理也是一樣的。誠(chéng)然，老化是不可避免的，但其老化的速度是可以控制的！
圖 年齡一樣的兩位明星（可以看出保養(yǎng)與不保養(yǎng)的區(qū)別）
那材料如何防治老化？在我們這行業(yè)中，見效快、最常見的就是在材料中添加抗氧劑：比如，加入紫外線吸收劑及屏蔽劑、受阻胺光穩(wěn)定劑、淬滅劑（已經(jīng)非常少使用）等。
圖 抗氧劑作用機(jī)理
那抗氧劑是如何發(fā)揮作用的呢？作用機(jī)理、作用位置、保護(hù)效果如何？其中在加熱過程中需要熱氧保護(hù)，這個(gè)時(shí)候主要是抗氧劑在發(fā)揮作用；在使用過程中，主要是紫外線吸收劑或受阻胺類光穩(wěn)定劑發(fā)揮作用，提供長(zhǎng)期熱氧保護(hù)和光老化保護(hù)。
表 抗氧劑的作用機(jī)理及主要用途
紫外線吸收劑 UVA | 自由基捕獲劑Radical Scavengers | 激發(fā)態(tài)淬滅劑ESQ | |
有效物質(zhì) | 無機(jī) (無機(jī)顏料)、有機(jī)(二苯甲酮、苯并三唑、奧克利林、三嗪等) | 受阻胺類光穩(wěn)定劑 (HALS) | 鎳淬滅劑 |
作用機(jī)理 | 吸收紫外光 | 捕獲自由基 | 還原激發(fā)態(tài) |
作用位置 | 一定深度內(nèi) | 全部范圍、特別是表面 | 表面，一定深度內(nèi) |
保護(hù)作用效果 | 顏色變化/對(duì)顏料的保護(hù)、力學(xué)強(qiáng)度 | 光澤、粉化、顏色力學(xué)性能 | 光澤、粉化、顏色、力學(xué)性能 |
五 如何選抗氧劑才好？以彈性體為例 |
抗氧劑從發(fā)現(xiàn)、使用到現(xiàn)在已經(jīng)有200多年的時(shí)間，品種多達(dá)數(shù)千，因此如何選擇抗氧劑需要我們頗費(fèi)一番功夫。
當(dāng)然回歸正題，如何選擇抗氧劑才是我們最關(guān)心的一個(gè)點(diǎn)！比說，選擇的時(shí)候：我們要考慮抗氧劑：
以彈性體為例：
聚苯乙烯類 | SBC | 自由基降解、雙鍵黃變 |
聚烯烴類 | TPO | 自由基降解 |
PU 類 | TPU | 自由基降解、雙鍵黃變 |
聚酯類 | TPEE | 自由基降解、水解 |
聚酰胺類 | TPAE | 自由基降解 |
如苯乙烯類彈性體中，SBS因含有雙鍵，所以它具有差的高溫性能，差的UV穩(wěn)定性，差的熱穩(wěn)定性，在這些情況下,力學(xué)性能會(huì)明顯下降。所以，從其降解原因出發(fā)，可以選擇受阻胺光穩(wěn)定劑。
當(dāng)然除了從機(jī)理出發(fā)考慮抗氧劑的選取原則，還需要通過以下的一些因素去考慮：
是否滿足材料高溫加工及剪切？
是否環(huán)保、無毒？
是否會(huì)影響產(chǎn)品透明性？
耐油性？耐水抽提性？
抗氧劑之間的復(fù)配問題?
成本問題?
抗老化性能如何？
融指是否影響？
氧化誘導(dǎo)情況
是否析出？
注：由于文章篇幅有限，所以更多關(guān)于如何選擇抗氧劑的原則，可以掃一掃加小編微信，可以給大家發(fā)電子檔。
文章內(nèi)容參考嚴(yán)兵與《2014年第一屆TPE技術(shù)與應(yīng)用研討會(huì)》，艾邦高分子編輯整理
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