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耐老化助剂——亚磷酸酯抗氧剂的作用原理
有机亚磷酸酯抗氧剂目前是市售辅助抗氧剂的中坚力量,其主要作用是分解聚合物热老化过程中产生的过氧化物(ROOH/ROOR),形成稳定醇或醚结构(ROH/ROOR);此外在与受阻酚类主抗复配使用时,可以还原苯醌类发色基团(主抗受阻酚的氧化产物),从而保护体系颜色。
相关机理如下:
此外在与受阻酚类主抗复配使用时,可以还原苯醌类发色基团(主抗受阻酚的氧化产物),从而保护体系颜色。相关机理如下:
根据上述机理可知,亚磷酸酯抗氧剂的作用点在于磷原子,所以磷的数量和质量直接决定其抗氧效果。磷的数量(含量),由产品的化学结构式和纯度决定。磷的质量,主要在于其耐水解性和耐热稳定性。
亚磷酸酯抗氧剂易吸潮发生水解反应,该过程需要水中的氢离子催化,然后生成的亚磷酸或磷酸类产物作为中强酸,会对亚磷酸酯类AO的水解起到加速作用,从而形成自催化反应。
抗氧剂水解会导致以下问题:产品结块无法使用;酸性产物腐蚀螺杆;小分子产物易迁移;水解产物与其他助剂反应。
如果解决亚磷酸酯辅抗的耐水解问题呢?从分子结构上看,通过磷原子周边分子结构带来的空间位阻可以避免其水解,全芳香族亚磷酸酯在耐水解方面性能优异,这也是AO-168(分子结构3D图如下)如此普遍使用的重要原因之一。
从水解机理上看,通过添加胺类(如三异丙醇胺)来中和体系中的酸类物质(如Irgafos 126等产品中均会添加少量TIPA),或者将胺直接引入分子结构中,例如Irgafos 12,结构见下图,也可以一定程度上防止水解。
有机亚磷酸酯类抗氧剂,根据结构主要以下几类:
常规亚磷酸酯类(烷基类、烷基-芳基类、芳基类)
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