高分子材料抗氧劑的抗氧機理及發(fā)展趨勢

宋成偉

遼寧省檢驗檢測認(rèn)證中心(國家電線電纜質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(遼寧)，遼寧 沈陽 110022)

0 引言

當(dāng)前，在大多數(shù)情況下，高分子材料往往是被應(yīng)用到我國較為復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境之中去。但是在具體對該類材料進行應(yīng)用的過程中，往往會由于與其他各種機械的融合而產(chǎn)生對材料的損害。而且高分子材料在老化或者是損壞之后，其自身的物理性質(zhì)比如說顏色等均會發(fā)生一定程度上的改變，這也就會對高分子材料在其他生產(chǎn)生活領(lǐng)域之中使用的壽命和使用的性能等產(chǎn)生一定程度上的影響。因此，對高分子材料抗氧劑的抗氧機理進行研究和探討，對于克服高分子材料在使用過程之中的阻力和提升其使用壽命，均可起到一定的推動作用。

1 高分子材料抗氧劑的主要類型及其作用機理

1.1 鏈終止劑及其主要作用機理

鏈終止劑所具有的氫給予體本身化學(xué)鍵就較為活潑，而且其內(nèi)部氨基或羥基基團本身也具有較強的反應(yīng)性，這就很容易讓其與空氣之中所含的氧進行化合反應(yīng)而產(chǎn)生一種新的過氧自由基。一般來說，當(dāng)前大多數(shù)研究羥基化學(xué)鍵都是通過對電子順磁共振技術(shù)的使用來具體性完成。但是由于鏈終止其內(nèi)部的氧氫鍵及化學(xué)性質(zhì)較為活潑，這就極大地提升了氧氫鍵在反應(yīng)過程之中發(fā)生斷裂的可能性。這就讓其進行反映過程之中，能夠更加輕易地提供出氫質(zhì)子從而產(chǎn)生關(guān)于高分子材料內(nèi)部新的抗氧化作用，而已經(jīng)提供出氫質(zhì)子的那些氧自由基可以通過對分子內(nèi)氫鍵或者是共軛鍵的利用來實現(xiàn)一個新的穩(wěn)定自由基的形成。

在鏈終止劑內(nèi)部還包含一種酚類抗氧劑，這種酚類抗氧劑主要是通過對基團如淑丁基等進行取代而形成的一種新型高分子材料抗氧劑。這種酚類抗氧劑被正式使用時的具體抗氧機理主要是通過質(zhì)子酚提供出一個質(zhì)子的形式來具體完成，他需要讓質(zhì)子酚所提供出的這一個質(zhì)子與所對應(yīng)的一個過氧自由基進行充分結(jié)合而產(chǎn)生一種抗氧化和反應(yīng)。在質(zhì)子與過氧自由基進行充分結(jié)合的過程之中，由于這種化學(xué)反應(yīng)會受到位阻的影響，所以，這二者經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)所形成的這種新的自由基相對其他來說就具有更為穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，這種穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)也就讓其很難再與其它化學(xué)物質(zhì)發(fā)生一種新的化學(xué)氧化反應(yīng)。除此之外，這種受阻酚類抗氧劑在提供出一些氫原子之后，氫原子還會自發(fā)地在其內(nèi)部形成一種新型酚氧自由基，而由于這種新型酚氧自由基處于一個共軛體系之內(nèi)，在這個共軛體系之中還包含了其他諸如苯環(huán)等化學(xué)物質(zhì)。因此，在該供熱體系內(nèi)的苯環(huán)等化學(xué)物質(zhì)會更好地抑制酚氧自由基的活躍性，讓其自由基的電子云密度得到更大程度上的降低，從而讓這種酚氧自由基的氧化活躍度和氧化可能性得到進一步的降低。

1.2 金屬離子鈍化劑及其主要作用機理

聚丙烯或者水滑石納米復(fù)合材料是金屬離子鈍化劑的主要催化輔助成分，當(dāng)一些過渡金屬與這些主要催化成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之后，這就更容易使金屬離子鈍化氧化反應(yīng)產(chǎn)生的可能性增加，從而使得各種金屬材料的氧化程度提升和使用壽命得到大大的降低。而金屬離子鈍化劑的主要作用機理是通過讓其金屬離子對氧化元素的綜合來實現(xiàn)抑制，當(dāng)金屬離子與氧化物混合之后，金屬離子便會觸發(fā)自身的化學(xué)作用，從而對氧化元素進行分解和消除，降低氧化反應(yīng)發(fā)生的可能性。但是在大多數(shù)情況下來說，金屬離子在發(fā)生反應(yīng)過程中主要是通過配位反應(yīng)機制來實現(xiàn)的，這種配位反應(yīng)的發(fā)生就可以對金屬離子內(nèi)部的化合價起到一個穩(wěn)定和支撐的作用，從而削弱金屬離子對過氧化物所產(chǎn)生的促進作用。

2 關(guān)于抗氧劑的未來發(fā)展趨勢

2.1 抗氧劑的功能趨于多元化

在當(dāng)前各行各業(yè)之內(nèi)，已經(jīng)出現(xiàn)了越來越多不同類型的高分子材料，這也就使得不同的高分子材料在被使用過程之中具有了不同的功能和性質(zhì)。因此，抗氧劑在未來的發(fā)展趨勢，其功能等各方面均會越來越趨于多元化。而且，當(dāng)前關(guān)于如何將不同基團的自由基復(fù)制到同一個抗氧劑分子內(nèi)部，如何讓這些自由基團在抗氧劑內(nèi)部更好發(fā)揮其作用，已經(jīng)成為當(dāng)前抗氧劑功能趨于多元化發(fā)展方向的一個重要推動力。只有抗氧劑的功能趨于多元化，才能真正的在一個抗氧分子之中形成一個主抗氧劑和其他副抗氧劑協(xié)同作用的多功能化抗氧劑的產(chǎn)生。

2.2 反應(yīng)型抗氧劑的出現(xiàn)

反應(yīng)型抗氧劑是當(dāng)前時代背景下所形成的一種新需求。當(dāng)前已有的抗氧劑正在面臨著一個新的問題，那就是一個新的基體其內(nèi)部的相容性、耐熱性以及遷移率等各方面均會產(chǎn)生不同的變化。而反應(yīng)型抗氧劑可以很好的將抗氧基團鑲嵌在高分子鏈之中，通過讓高分子材料本身形成一種抗氧化作用來實現(xiàn)抗氧劑的機理。這樣也可以更好地提升抗氧劑的抗氧化性，從而讓抗氧化劑能夠更好地與其他化學(xué)聚合物進行相融。因此，未來高分子材料抗氧劑的發(fā)展，這種反應(yīng)型抗氧劑具有十分巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.3 抗氧劑的安全化發(fā)展方向

根據(jù)當(dāng)前我國抗氧劑分類的主要情況來看，第一類抗氧劑在構(gòu)成成分的安全性等方面仍舊存在著較大的風(fēng)險性。不僅如此，在對該類抗氧劑的安全性進行檢測時，它同時也會耗費大量的人力物力和財力，這就會在很大程度上增加該類抗氧劑研發(fā)和檢測的成本，而且它的安全性也會在很多方面受到限制和約束，造成它在正常使用過程之中無法保障高安全性。而第二類抗氧劑等主要構(gòu)成成分來自于自然界之中的植物構(gòu)成，該類抗氧劑相對于第一類抗氧劑來說更加容易受到人們的使用，同時，它在安全性等方面也比第一類抗氧劑的安全程度要高。第三類抗氧劑的研發(fā)和使用主要是從人們?nèi)粘Ｊ秤玫氖澄镏刑崛《茫捎谠擃惪寡鮿┮簿哂休^高的可食用性，所以它的安全程度比第一類和第二類都要高很多。由此可見，未來抗氧劑在我國的發(fā)展趨勢會逐漸向更加安全且更加自然方向轉(zhuǎn)化。技術(shù)人員也會更加傾向于從自然界植中提取天然合成物來進行抗氧劑的研發(fā)。但是，在提取過程之中，值得注意的是，由于天然抗氧劑合成成分具有較強的不穩(wěn)定性，所以需要工作人員經(jīng)過較為嚴(yán)格的溫度和其他方面的把控，才能夠在更大的程度上實現(xiàn)對新型抗氧劑安全性的保障，也才能夠真正地研發(fā)出符合市場社會需求的抗氧劑。

3 結(jié)語

綜上所述，由于高分子材料在當(dāng)前社會之中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，所以隨之而產(chǎn)生的抗氧劑種類也會逐漸的趨于多元化。而在對抗氧劑進行使用時，有關(guān)工作人員需要根據(jù)不同高分子材料所具有的不同功能性質(zhì)來具體的選擇，保證能夠?qū)崿F(xiàn)抗氧劑在高分子材料內(nèi)部作用的最大化。而為了更好地對抗氧劑的性能進行提升，也需要不斷對抗氧劑行業(yè)內(nèi)部的體系制度進行完善，嚴(yán)格規(guī)定抗氧劑的研發(fā)要求，采用更為環(huán)保綠色的研發(fā)原材料，保證在對抗氧劑研發(fā)的同時也能夠?qū)崿F(xiàn)對環(huán)境的保護。