護膚品在現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、護理，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品，也是一樣。需要“保養、護理”才能維持更長久的美麗外觀，而維持它們美貌的“護膚品”，就是我們經常說的：抗氧劑。抗氧劑大部分的朋友應該聽說過，但其中的機理及選擇方式，理解透徹的不多。所以，今天就讓我們一起來學習一下高分子材料老化的原因、機理及解決方法！

老化是自然界一個普遍存在的過程，我們身邊最常見的就是生命從出生、成長、衰老的過程，就是最典型的的一個老化過程。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”！

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象；
  

• 黃變 ，意味著聚合物內部的化學鍵斷裂或者顏料發生改變；

• 褪色，說明顏料變色或者損失

• 制品表面粉化，證明聚合物已經嚴重老化

• 產品力學性能發生變化，如變脆、易斷、易碎、破損，表示聚合物內層分子已經發生斷裂。

1.宏觀分析

因為高分子聚合物在加工、使用過程中，會受到熱、氧、水、光、微生物、化學介質等環境因素的綜合作用, 其化學組成和結構會發生一系列變化，物理性能也會相應變壞，如發硬、發粘、變脆、變色、失去強度等, 這些變化和現象就稱為老化。

其中，陽光（紫外/可見，輻照能量, hv）是光老化的主因；溫度（環境溫度/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、雜質是聚合物老化的促進者。

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形成激發態的分子，當能量足夠高，分子鏈就會斷裂形成自由基，自由基可以在聚合物內部形成鏈式反應，繼續引發降解，也可能引起交聯。

罪魁禍首：自由基R●

如果環境中存在氧氣或臭氧，還會誘發一系列氧化反應，形成氫過氧化物（ROOH），并進一步分解成為羰基。

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，會加速聚合物的氧化降解反應。

俗話說，治病，最重要的就是對癥下藥！而抗老化的原理也是一樣的。誠然，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（可以看出保養與不保養的區別）

那材料如何防治老化？在我們這行業中，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、受阻胺光穩定劑、淬滅劑（已經非常少使用）等。

圖  抗氧劑作用機理

那抗氧劑是如何發揮作用的呢？作用機理、作用位置、保護效果如何？其中在加熱過程中需要熱氧保護，這個時候主要是抗氧劑在發揮作用；在使用過程中，主要是紫外線吸收劑或受阻胺類光穩定劑發揮作用，提供長期熱氧保護和光老化保護。

表 抗氧劑的作用機理及主要用途

抗氧劑從發現、使用到現在已經有200多年的時間，品種多達數千，因此如何選擇抗氧劑需要我們頗費一番功夫。

當然回歸正題，如何選擇抗氧劑才是我們最關心的一個點！比說，選擇的時候：我們要考慮抗氧劑：

以彈性體為例：

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穩定性，差的熱穩定性，在這些情況下,力學性能會明顯下降。所以，從其降解原因出發，可以選擇受阻胺光穩定劑。

當然除了從機理出發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？
  

• 是否環保、無毒？

• 是否會影響產品透明性？

• 耐油性？耐水抽提性？

• 抗氧劑之間的復配問題?

• 成本問題?

• 抗老化性能如何？

• 融指是否影響？

• 氧化誘導情況

• 是否析出？

注：由于文章篇幅有限，所以更多關于如何選擇抗氧劑的原則，可以掃一掃加小編微信，可以給大家發電子檔。

文章內容參考嚴兵與《2014年第一屆TPE技術與應用研討會》，艾邦高分子編輯整理

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