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增强耐候性的工程塑料改性助剂

抗氧剂

以抑制聚合物树脂热氧化降解为主要功能的助剂,属于抗氧剂的范畴。抗氧剂是塑料稳定化助剂最主要的类型,几乎所有的聚合物树脂都涉及到抗氧剂的应用。按照作用机理,传统的抗氧剂体系一般包括主抗氧剂、辅助抗氧剂和重金属离子钝化剂等。主抗氧剂以捕获聚合物过氧自由基为主要功能,又有“过氧自由基捕获剂”和“链终止型抗氧剂”之称,涉及芳胺类化合物和受阻酚类化合物两大系列产品。辅助抗氧剂具有分解聚合物过氧化合物的作用,也称“过氧化物分解剂”,包括硫代二羧酸酯类和亚磷酸酯化合物,通常和主抗氧剂配合使用。重金属离子钝化剂俗称“抗铜剂”,能够络合过渡金属离子,防止其催化聚合物树脂的氧化降解反应,典型的结构如酰肼类化合物等。

最近几年,随着聚合物抗氧理论研究的深入,抗氧剂的分类也发生了一定的变化,最突出的特征是引入了“碳自由基捕获剂”的概念。这种自由基捕获剂有别于传统意义上的主抗氧剂,它们能够捕获聚合物烷基自由基,相当于在传统抗氧体系中增设了一道防线。此类稳定化助剂而今见诸报道的主要包括芳基苯并呋喃酮类化合物、双酚单丙烯酸酯类化合物、受阻胺类化合物和羟胺类化合物等,它们和主抗氧剂、辅助抗氧剂配合构成的三元抗氧体系能够显著提高塑料制品的抗氧稳定效果。应当指出,胺类抗氧剂具有着色污染性,多用于橡胶制品,而酚类抗氧剂及其与辅助抗氧剂、碳自由基捕获剂构成的复合抗氧体系则主要用于塑料及艳色橡胶制品。

热稳定剂

如果不加说明,热稳定剂专指聚氯乙烯及氯乙烯共聚物加工所使用的稳定剂。聚氯乙烯及氯乙烯共聚物属热敏性树脂,它们在受热加工时极易释放氯化氢,进而引发热老化降解反应。热稳定剂一般通过吸收氯化氢,取代活泼氯和双键加成等方式达到热稳定化的目的。

工业上广泛应用的热稳定剂品种大致包括盐基性铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机锑类等主稳定剂和环氧化合物类、亚磷酸酯类、多元醇类、个二酮类等有机辅助稳定剂。由主稳定剂、辅助稳定剂与其他助剂配合而成的复合稳定剂品种,在热稳定剂市场具有举足轻重的地位。

光稳定剂

光稳定剂也称紫外线稳定剂,是一类用来抑制聚合物树脂的光氧降解,提高塑料制品耐候性的稳定化助剂。根据稳定机理的不同,光稳定剂可以分为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、激发态猝灭剂和自由基捕获剂。

Q-SUN和QUV老化试验箱常用于产品的耐候性能测试

Q-SUNQUV老化试验箱常用于产品的耐候性能测试

光屏蔽剂多为炭黑、氧化锌和一些无机颜料或填料,其作用是通过屏蔽紫外线来实现的。紫外线吸收剂对紫外线具有较强的吸收作用,并通过分子内能量转移将有害的光能转变为无害的热能形式释放,从而避免聚合物树脂吸收紫外线能量而诱发光氧化反应。紫外线吸收剂所涉及的化合物类型较多,主要包括二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、水杨酸酯类化合物、取代丙烯腈类化合物和三嗪类化合物等。激发态猝灭剂意在猝灭受激聚合物分子上的能量,使之回复到基态,防止其进一步导致聚合物链的断裂。激发态猝灭剂多为一些镍的络合物。自由基捕获剂以受阻胺为官能团,其相应的氮氧自由基是捕获聚合物自由基的根本,而且由于这种氮氧自由基在稳定化过程中具有再生性,因此光稳定效果非常突出,迄今已经发展成为品种最多、产耗量最大的光稳定剂类别。当然,受阻胺光稳定剂的作用并不仅仅局限在捕获自由基方面,研究表明,受阻胺光稳定剂往往同时兼备分解氢过氧化物、猝灭单线态氧等作用。