防老劑的種類繁多,作用各一。根據(jù)防老劑的主要作用可以分為抗熱氧老化防老劑、抗臭氧老化防老劑、有害金屬離子作用抑制劑、抗疲勞防老劑、抗紫外線防老劑等,但是每一種防老劑作用往往不是某一種防老劑所。
它的主要作用是抗熱氧老化、抗臭氧老化,并且對銅離子、光和屈撓等老化的防護也有顯著的效果。這是酚類防老劑、雜環(huán)類防老劑及其類型防老劑所無法比擬的。只是這類防老劑的污染性能大,不適于白色和淺色制品。其中酮胺類防老劑具有好的防老劑效果。
酚型抗氧劑
酚型抗氧劑是先用于潤滑油中的抗氧劑。酚型抗氧劑與ZDDP 復(fù)合具有很好的協(xié)和效應(yīng),因為酚型化合物為自由基清除劑,ZDDP 為過氧化物分解劑,酚型化合物能延長ZDDP 氧化誘導(dǎo)期,從而提高潤滑油的抗氧化性能。酚型抗氧劑很多,具有較好熱穩(wěn)定性的酚型抗氧劑有不同烷基的受阻酚、含硫醚結(jié)構(gòu)的受阻酚酯、多環(huán)受阻酚和烷基硫代受阻酚等抗氧劑。如屏蔽酚無灰抗氧劑[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙烯酸異辛酯]是一種油溶性好,高溫抗氧化性能的無灰抗氧劑, 它不但有較好的抗氧化性能,而且具有優(yōu)良的控制油泥形成的能力,與其它潤滑油添加劑具有良好的相容性和配伍性。含有硫醚結(jié)構(gòu)的受阻酚型抗氧劑在API Ⅱ,Ⅲ類基礎(chǔ)油中的抗氧化效果好。如含硫醚單酚的抗氧劑可以有效地解決油品的高溫抗氧化性能,從而使油品通過相關(guān)的發(fā)動機臺架試驗,這類產(chǎn)品具有較高的熱分解溫度。硫代雙酚型抗氧劑(如2246-SbasfIrganoxL115)是一種多用途、的抗氧劑,硫原子與屏蔽酚存在協(xié)同效應(yīng),使得其具有的抗氧化性能和溶解性,其抗氧化效果優(yōu)于普通單酚結(jié)構(gòu)的抗氧劑,在加氫基礎(chǔ)油中表現(xiàn)出良好的抗氧化性能,并能明顯地抑制硝基氧化。表2 是用旋轉(zhuǎn)氧彈法(SH/T0193)考察不同酚型抗氧劑在基礎(chǔ)油中的抗氧化效果
有機鉬化合物是一類重要的過氧化物分解型抗氧劑,也能有效地降低油品的摩擦因數(shù)。如二異辛基二硫代磷酸鉬是一種油溶性好,減摩抗磨效果顯著的潤滑油添加劑,它是調(diào)制內(nèi)燃機磨合油的主要組分;也可應(yīng)用于齒輪油、液壓油、曲軸箱油和金屬加工用油中,起到減少摩擦、降低磨損的作用。近年來,燃油經(jīng)濟性已經(jīng)成為國際性的熱點問題,減少摩擦和提高抗氧化性能明顯地體現(xiàn)在地區(qū)新一代油品規(guī)格中。如氨基甲酸鉬抗氧劑具有的減摩性能,可幫助內(nèi)燃機油通過新規(guī)格節(jié)能臺架試驗;鉬氨絡(luò)合物具有良好的抗氧化性能和的減摩性能,Shigeki Matsui等用長鏈烷基鉬氨絡(luò)合物0.02%(以鉬質(zhì)量分數(shù)計)調(diào)制出一種摩擦因數(shù)低、磨斑直徑小、清凈性十分良好的潤滑油。
過氧化物分解型抗氧劑
這類抗氧劑主要是各種金屬(如銅、鋅、鉬和銻等)的烷基硫代磷酸類化合物和氨基甲酸類化合物,都具有一定的抗氧化能力,多用于內(nèi)燃機油中,主要起抗磨、減摩、抗氧和極壓作用。特別是二烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP)產(chǎn)品,具有良好的抗氧抗腐蝕性能及一定的抗磨性和抗極壓性能。自從問世以來,一直是發(fā)動機油和工業(yè)用油不可缺少的重要組分,它能有效地防止發(fā)動機軸承腐蝕,能夠抑制因高溫氧化而引起的油品粘度增長,因而在潤滑油添加劑中占有重要的地位。
用旋轉(zhuǎn)氧彈法(SH/T0193) 考察不同ZDDP(T202、T203、T204 和T205)均以0.25%的質(zhì)量分數(shù)調(diào)入基礎(chǔ)油中的抗氧化性能??梢钥闯?,ZDDP 系列抗氧抗腐劑在125N 基礎(chǔ)油中具有較好的抗氧化作用; HVIW H150 基礎(chǔ)油中,T204 的抗氧化效果較好;在合成油PAO6 中,ZDDP 系列抗氧劑都具有較好的抗氧化作用。有機銅鹽類抗氧劑種類很多,主要有有機羧酸銅鹽、硫代磷酸銅鹽、硫代氨基甲酸銅鹽、硫化烴硼酸銅鹽等。如二烷基二硫代磷酸銅抗氧劑具有較好的高溫抗氧化性能,是一種加劑量低、高溫抗氧化性能好的潤滑油抗氧劑。它能有效地控制因氧化引起的油品粘度增長,與高溫清凈劑及無灰分散劑具有良好的配伍性,是調(diào)制內(nèi)燃機油重要的添加劑。有機銅鹽能消除活潑烷基自由基和過氧自由基,但銅離子在一定程度上也會對氫過氧化物的分解起到催化作用,因此該類抗氧劑的應(yīng)用至今仍有爭議。
適用于動態(tài)條件下使用的制品。不噴霜,有污染性,不適于淺色制品。用量1~2份時對硫化影響不大,增至3份則顯著促進硫化,使用時促進用量應(yīng)適當(dāng)減少。
外觀為白色或淺黃色結(jié)晶粉末,有苦味,。比重為1.42,熔點為285℃,可溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯;難溶于二氯甲烷;不溶于四氯化碳、苯、和水。略有污染性、易分散。當(dāng)用量超過2份時有噴霜現(xiàn)象。單用時作用弱,宜與防老劑DNP并用有協(xié)同效應(yīng)。防老劑MB用作銅抑制劑,可以減弱橡皮中硫化劑對銅線的作用,可顯著改善橡皮硫化時銅線發(fā)黑、橡皮發(fā)粘的現(xiàn)象。防老劑MB可作為硫化延緩劑作用。防老劑MB一般用量為1~2.5份。
本品為淺灰色粉末。純品為淺色亮片狀結(jié)晶,比重為1.26.熔點為235℃。污染性小。用量超過2份時易噴霜。是抗熱、抗氧、抗大氣老化綜合性防老劑。是一種優(yōu)良的銅抑制劑,且對噻唑類促進劑有活化作用。防老劑DNP與MB、DOP等并用有協(xié)同效應(yīng)。適用于天然橡膠和氯丁橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠及定睛橡膠等合成橡膠。一般用量為0.2~1份。
由于每一種防老劑的防護作用都有局限性,而橡膠制品在實際使用中的老化又是受多種因素影響的結(jié)果,所以在選擇防老劑時應(yīng)注意下列幾點:
(1)由于每種防老劑不同的特點,而且不同膠料配方的老化性能不同。因此,對某一橡料有效的防老劑,可能對另一橡料無效甚至有害。所以,對防老劑選用根據(jù)各種橡料的老化性能、防老化要求以及各種防老劑的特性統(tǒng)籌考慮、合理選擇。
(2)當(dāng)一種防老劑難以滿足要求時,應(yīng)采用兩種或多種防老劑并用,使其產(chǎn)生協(xié)調(diào)作用,確保防老化效果。
(3)有些防老劑對橡皮有著色作用和污染現(xiàn)象。一般來說,酚類防老劑防護作用差,但不污染或污染很小。而防護作用較高的胺類防老劑,都會使橡皮污染,變色嚴重。這些矛盾在選用時應(yīng)統(tǒng)籌考慮。
(4)防老劑用量不可超過在橡膠中的溶解度,以防止噴霜,污染橡皮表面質(zhì)量。
(5)胺類防老劑對橡料焦燒有不良影響;酚類防老劑能延遲硫化,在選用時應(yīng)當(dāng)注意。