高分子材料抗氧剂的抗氧机理及发展趋势

宋成伟

辽宁省检验检测认证中心(国家电线电缆质量监督检验中心(辽宁)，辽宁 沈阳 110022)

0 引言

当前，在大多数情况下，高分子材料往往是被应用到我国较为复杂的生产环境之中去。但是在具体对该类材料进行应用的过程中，往往会由于与其他各种机械的融合而产生对材料的损害。而且高分子材料在老化或者是损坏之后，其自身的物理性质比如说颜色等均会发生一定程度上的改变，这也就会对高分子材料在其他生产生活领域之中使用的寿命和使用的性能等产生一定程度上的影响。因此，对高分子材料抗氧剂的抗氧机理进行研究和探讨，对于克服高分子材料在使用过程之中的阻力和提升其使用寿命，均可起到一定的推动作用。

1 高分子材料抗氧剂的主要类型及其作用机理

1.1 链终止剂及其主要作用机理

链终止剂所具有的氢给予体本身化学键就较为活泼，而且其内部氨基或羟基基团本身也具有较强的反应性，这就很容易让其与空气之中所含的氧进行化合反应而产生一种新的过氧自由基。一般来说，当前大多数研究羟基化学键都是通过对电子顺磁共振技术的使用来具体性完成。但是由于链终止其内部的氧氢键及化学性质较为活泼，这就极大地提升了氧氢键在反应过程之中发生断裂的可能性。这就让其进行反映过程之中，能够更加轻易地提供出氢质子从而产生关于高分子材料内部新的抗氧化作用，而已经提供出氢质子的那些氧自由基可以通过对分子内氢键或者是共轭键的利用来实现一个新的稳定自由基的形成。

在链终止剂内部还包含一种酚类抗氧剂，这种酚类抗氧剂主要是通过对基团如淑丁基等进行取代而形成的一种新型高分子材料抗氧剂。这种酚类抗氧剂被正式使用时的具体抗氧机理主要是通过质子酚提供出一个质子的形式来具体完成，他需要让质子酚所提供出的这一个质子与所对应的一个过氧自由基进行充分结合而产生一种抗氧化和反应。在质子与过氧自由基进行充分结合的过程之中，由于这种化学反应会受到位阻的影响，所以，这二者经过化学反应所形成的这种新的自由基相对其他来说就具有更为稳定的化学性质，这种稳定的化学性质也就让其很难再与其它化学物质发生一种新的化学氧化反应。除此之外，这种受阻酚类抗氧剂在提供出一些氢原子之后，氢原子还会自发地在其内部形成一种新型酚氧自由基，而由于这种新型酚氧自由基处于一个共轭体系之内，在这个共轭体系之中还包含了其他诸如苯环等化学物质。因此，在该供热体系内的苯环等化学物质会更好地抑制酚氧自由基的活跃性，让其自由基的电子云密度得到更大程度上的降低，从而让这种酚氧自由基的氧化活跃度和氧化可能性得到进一步的降低。

1.2 金属离子钝化剂及其主要作用机理

聚丙烯或者水滑石纳米复合材料是金属离子钝化剂的主要催化辅助成分，当一些过渡金属与这些主要催化成分发生化学反应之后，这就更容易使金属离子钝化氧化反应产生的可能性增加，从而使得各种金属材料的氧化程度提升和使用寿命得到大大的降低。而金属离子钝化剂的主要作用机理是通过让其金属离子对氧化元素的综合来实现抑制，当金属离子与氧化物混合之后，金属离子便会触发自身的化学作用，从而对氧化元素进行分解和消除，降低氧化反应发生的可能性。但是在大多数情况下来说，金属离子在发生反应过程中主要是通过配位反应机制来实现的，这种配位反应的发生就可以对金属离子内部的化合价起到一个稳定和支撑的作用，从而削弱金属离子对过氧化物所产生的促进作用。

2 关于抗氧剂的未来发展趋势

2.1 抗氧剂的功能趋于多元化

在当前各行各业之内，已经出现了越来越多不同类型的高分子材料，这也就使得不同的高分子材料在被使用过程之中具有了不同的功能和性质。因此，抗氧剂在未来的发展趋势，其功能等各方面均会越来越趋于多元化。而且，当前关于如何将不同基团的自由基复制到同一个抗氧剂分子内部，如何让这些自由基团在抗氧剂内部更好发挥其作用，已经成为当前抗氧剂功能趋于多元化发展方向的一个重要推动力。只有抗氧剂的功能趋于多元化，才能真正的在一个抗氧分子之中形成一个主抗氧剂和其他副抗氧剂协同作用的多功能化抗氧剂的产生。

2.2 反应型抗氧剂的出现

反应型抗氧剂是当前时代背景下所形成的一种新需求。当前已有的抗氧剂正在面临着一个新的问题，那就是一个新的基体其内部的相容性、耐热性以及迁移率等各方面均会产生不同的变化。而反应型抗氧剂可以很好的将抗氧基团镶嵌在高分子链之中，通过让高分子材料本身形成一种抗氧化作用来实现抗氧剂的机理。这样也可以更好地提升抗氧剂的抗氧化性，从而让抗氧化剂能够更好地与其他化学聚合物进行相融。因此，未来高分子材料抗氧剂的发展，这种反应型抗氧剂具有十分巨大的发展潜力。

2.3 抗氧剂的安全化发展方向

根据当前我国抗氧剂分类的主要情况来看，第一类抗氧剂在构成成分的安全性等方面仍旧存在着较大的风险性。不仅如此，在对该类抗氧剂的安全性进行检测时，它同时也会耗费大量的人力物力和财力，这就会在很大程度上增加该类抗氧剂研发和检测的成本，而且它的安全性也会在很多方面受到限制和约束，造成它在正常使用过程之中无法保障高安全性。而第二类抗氧剂等主要构成成分来自于自然界之中的植物构成，该类抗氧剂相对于第一类抗氧剂来说更加容易受到人们的使用，同时，它在安全性等方面也比第一类抗氧剂的安全程度要高。第三类抗氧剂的研发和使用主要是从人们日常食用的食物之中提取而得，由于该类抗氧剂也具有较高的可食用性，所以它的安全程度比第一类和第二类都要高很多。由此可见，未来抗氧剂在我国的发展趋势会逐渐向更加安全且更加自然方向转化。技术人员也会更加倾向于从自然界植中提取天然合成物来进行抗氧剂的研发。但是，在提取过程之中，值得注意的是，由于天然抗氧剂合成成分具有较强的不稳定性，所以需要工作人员经过较为严格的温度和其他方面的把控，才能够在更大的程度上实现对新型抗氧剂安全性的保障，也才能够真正地研发出符合市场社会需求的抗氧剂。

3 结语

综上所述，由于高分子材料在当前社会之中得到了越来越广泛的应用，所以随之而产生的抗氧剂种类也会逐渐的趋于多元化。而在对抗氧剂进行使用时，有关工作人员需要根据不同高分子材料所具有的不同功能性质来具体的选择，保证能够实现抗氧剂在高分子材料内部作用的最大化。而为了更好地对抗氧剂的性能进行提升，也需要不断对抗氧剂行业内部的体系制度进行完善，严格规定抗氧剂的研发要求，采用更为环保绿色的研发原材料，保证在对抗氧剂研发的同时也能够实现对环境的保护。