Механизм действия антиоксидантов и их практическое применение

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано eric420 29.11.2016 в 15:13. Антиоксиданты – это класс химических веществ, которые, находясь в небольших количествах в полимерной системе, способны замедлять или подавлять процесс окисления полимера. Таким образом они предотвращают старение полимера и увеличивают срок его службы. Их также называют «средствами против старения». Для обработки инженерных пластмасс антиоксиданты способны предотвратить термоокислительное разложение некоторых полимеров (таких как ABS и др.) в процессе их обработки, что позволяет обеспечить беспроблемную формовку. Количество добавляемых антиоксидантов обычно составляет всего 0,1–0,5 части. Идеальный антиоксидант должен обладать следующими свойствами: ① высокой способностью к антиоксидационной защите; ② хорошей совместимостью с смолой, без выпадения частиц из состава смолы; ③ хорошими показателями при обработке – не испаряется и не разлагается при температурах обработки полимеров; ④ высокой стойкостью к экстракции, не растворяется в воде и масле; ⑤ желательно, чтобы сам антиоксидант был бесцветным или имел светлый цвет, чтобы не загрязнять готовую продукцию; ⑥ неядовитым или имеющим низкий уровень токсичности; ⑦ низкой стоимостью. На самом деле ни один антиоксидант не может полностью соответствовать этим требованиям. Поэтому на практике, в зависимости от вида инженерных пластиков, их назначения и способов обработки, используются различные добавки, причем они применяются совместно для достижения синергетического эффекта. I. Механизм действия
1. Стабильность полимеров, содержащих антиоксиданты типа разрываційных агентов. Механизм действия антиоксидантов заключается в подавлении активных частиц, участвующих в цепной реакции; это происходит посредством механизма разрываційного агента-донора (CB-D) и механизма разрываційного агента-акцептора (CB-A). Типичным примером механизма CB-D является реакция пероксигрупп с ингибиторами, такими как фенолы, а также ароматические амины. Из ингибитора AH образуется только группа, способная уничтожать пероксигруппу PO2 согласно реакции (1-43). 2. Стабильность высокомолекулярных полимеров с применением превентивных антиоксидантов. Превентивные или вспомогательные антиоксиданты способны разлагать гидропероксыды, не образуя при этом свободнорадикальных промежуточных продуктов. Таким образом, они предотвращают разветвление цепей, которое возникает в результате разложения гидропероксидов на свободные радикалы. 3. Синергическое воздействие антиоксидантов. Очень известным примером является использование дициннамат-дисульфита дипропионата (DLTDP) или дистеарат-дисульфита дипропионата (DSTDP) вместе с фенолами с большими пространственными размерами для повышения термостабильности некоторых полимеров. Еще одним важным примером синергизма является сочетание фенолов с фосфитами, обладающими пространственным барьером, при повышении стабильности расплавов полиолефинов. II. Практическое применение 1. Направление исследований антиоксидантов сместилось в сторону разработки высокоэффективных многофункциональных добавок и реакционных антиоксидантов. На рынке материкового Китая есть как отечественные продукты, так и импортные. У отечественных продуктов более выраженный аромат, к тому же они хуже сохраняются. Страны-экспортеры: США, Бельгия, Германия, Испания. Среди них наибольшее распространение имеют продукты немецкого производства, поскольку антиоксиданты немецкого производства обладают более подходящей упаковкой и качеством для практического использования в производстве. Производится в Германии, обычно называется антиоксидантом BHT. Среди них антиоксидант BHT, разработанный немецкой компанией Bayer, широко используется в промышленности. Ниже приведены его основные области применения. Следует подчеркнуть, что противокоррозионные средства не рекомендуются. Антиоксидант BHT способен подавлять или замедлять окислительное разложение пластика или каучука, тем самым увеличивая срок их службы. 2. Антиоксидант BHT способен предотвратить повышение кислотности или вязкости смазочных масел и топлива. 3. Антиоксидант BHT является стабилизатором для синтетических каучуков (бутадиенстирол, бутилнитрил, полиуретан, каучук изобутилена и т. д.), полиэтилена и поливинилхлорида. Это фенольный антистаренирующий агент, широко используемый в каучуке. Антиоксидант BHT защищает натуральный каучук, каучук изобутилена, бутадиенстирол, бутиловый каучук, изопентеновый каучук, бутилнитриловый каучук, этиленпропиленовый каучук, а также изделия на основе акрилатов и латекса от термоокислительного старения. Кроме того, антиоксидант BHT способствует снижению воздействия меди; в сочетании с антиозонными добавками и восками он помогает защитить сушеный каучук от различных климатических факторов. Антиоксидант BHT легко распределяется в каучуке; его можно добавлять непосредственно в каучук или в виде дисперсии в латекс. Его используют для производства боковых стенок шин, различных видов каучуковых и латексных изделий белого, яркого цвета или прозрачных, а также для изготовления бытовых изделий, медицинских принадлежностей, клеевой ленты, резиновой обуви и каучуковых изделий пищевого назначения. Антиоксидант BHT также может использоваться в качестве стабилизатора при последующей обработке и хранении синтетических каучуков. 4. Растворимость антиоксиданта BHT: этанол — 25% (20), соевое масло — 30% (25), кукурузное масло — 20% (25), свиное сало — 40% (40). 5. Антиоксидант BHT в качестве пищевой добавки способен замедлить порчу продуктов питания. Антиоксидант BHT используется в животных и растительных маслах, а также в продуктах питания, содержащих эти масла. Кроме того, антиоксидант BHT также может применяться в красках, клеях, кожевенной промышленности, литейном производстве, текстильной промышленности, строительных материалах и электронной промышленности. 6. Антиоксидант BHT также является стабилизатором в косметике, фармацевтических препаратах и т. д. Количество добавляемого антиоксиданта BHT: 0,01%–2%. 7. Антиоксидант BHT является отличным антиоксидантным добавлением для различных нефтепродуктов. Наилучшая эффективность антиоксиданта BHT наблюдается при температуре 100 градусов. Антиоксидант BHT широко используется в турбинном масле, масле для трансформаторов, гидравлическом масле, теплоносителях, тормозных жидкостях, масле для шпинделей и маслах для точных механизмов, а также в качестве антиоксиданта и противогумифицирующего средства для парафина. Антиоксидант BHT может добавляться в изделия непосредственно или в виде маточного раствора. Для повышения антиоксидантных свойств продукта и увеличения срока его службы. Сочетание антиоксиданта BHT с длинноцепными щелочными присадками ZDDP и TCP, являющимися ингибиторами коррозии для металлов, позволяет создавать такие продукты, как антифрикционные гидравлические масла. Обычно используется в количестве 0,1–1%.