有機化合物的熱氧化過程是一系列的自由基鏈式反應(yīng),在熱、光或氧的作用下,有機分子的化學(xué)鍵發(fā)生斷裂,生成活潑的自由基和氫過氧化物。氫過氧化物發(fā)生分解反應(yīng),也生成烴氧自由基和羥基自由基。這些自由基可以引發(fā)一系列的自由基鏈式反應(yīng),導(dǎo)致有機化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生根本變化。抗氧劑的作用是消除剛剛產(chǎn)生的自由基,或者促使氫過氧化物的分解,阻止鏈式反應(yīng)的進行。能消除自由基的抗氧劑有芳香胺和受阻酚等化合物及其物,稱為主抗氧劑;能分解氫過氧化物的抗氧劑有含磷和含硫的有機化合物,稱為抗氧劑。
抗氧劑是一類化學(xué)物質(zhì),當(dāng)其在聚合物體系中僅少量存在時,就可延緩或抑制聚合物氧化過程的進行,從而阻止聚合物的老化并延長其使用壽命,又被稱為“防老劑”。
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。
日光及空氣中漸變紫色。易燃。防老劑A對熱、氧、屈撓及天候等老化作用均有良好的防護效果,為天然橡膠、合成橡膠及再生膠的通用防老劑。在氯丁橡膠中兼有抗臭氧老仳的性能;對變價金屬離子的老化作用及再生膠亦有一定的抑制效果在干膠中易分散,亦易分散于水中;在橡膠中的溶解度高達5%,比防老劑D大,用量在3~4份時不噴霜,故可增加用量以提高防護效能。防老劑A有污染性及遷移性。一般用量范圍為1~2份,高可達5份。
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。
隨著老化過程的進行和發(fā)展,橡膠及其制品性能會逐漸降低以致完全失去使用價值。為了延長橡膠制品的使用壽命,就要在橡膠中配入一些能抑制老化過程的物質(zhì),從而延長橡膠及其制品的貯存期和使用壽命。這些物質(zhì)稱為防老劑。 [1]