TPE该如何选择抗氧剂

护肤品在现在成为了各大年龄层不可或缺的日用品。女性更是采用各种方法去保养、护理，希望维持年轻貌美的外表。而日常生活中的各类塑料弹性体产品，也是一样。需要“保养、护理”才能维持更长久的美丽外观，而维持它们美貌的“护肤品”，就是我们经常说的：抗氧剂。抗氧剂大部分的朋友应该听说过，但其中的机理及选择方式，理解透彻的不多。所以，今天就让我们一起来学习一下高分子材料老化的原因、机理及解决方法！

一 老化——不可避免的自然规律？

老化是自然界一个普遍存在的过程，我们身边最常见的就是生命从出生、成长、衰老的过程，就是最典型的的一个老化过程。所以，不管是塑料、弹性体还是金属等材料，也都不可避免地逐渐“老去”！

二  有机材料老化的具体表现？

从制品宏观的性能下降，一定程度上可以从微观的角度去分析。

失去光泽，这是制品表面老化的现象；

黄变 ，意味着聚合物内部的化学键断裂或者颜料发生改变；

褪色，说明颜料变色或者损失

制品表面粉化，证明聚合物已经严重老化

产品力学性能发生变化，如变脆、易断、易碎、破损，表示聚合物内层分子已经发生断裂。

三  为什么有机材料会老化？

1.宏观分析

因为高分子聚合物在加工、使用过程中，会受到热、氧、水、光、微生物、化学介质等环境因素的综合作用, 其化学组成和结构会发生一系列变化，物理性能也会相应变坏，如发硬、发粘、变脆、变色、失去强度等, 这些变化和现象就称为老化。

其中，阳光（紫外/可见，辐照能量, hv）是光老化的主因；温度（环境温度/表面温度, ΔT）是老化的加速剂；湿度/雨淋（水）是聚合物体系的破坏者；氧气、污染物、杂质是聚合物老化的促进者。

图  老化的影响因素

2.微观分析

高分子聚合物在热或光的作用下会形成激发态的分子，当能量足够高，分子链就会断裂形成自由基，自由基可以在聚合物内部形成链式反应，继续引发降解，也可能引起交联。

罪魁祸首：自由基R●

如果环境中存在氧气或臭氧，还会诱发一系列氧化反应，形成氢过氧化物（ROOH），并进一步分解成为羰基。

如果聚合物中存在残余的催化剂金属离子，或在加工、使用中带入金属离子如铜、铁、锰、钴等，会加速聚合物的氧化降解反应。

四  有机材料如何抗老化？

俗话说，治病，最重要的就是对症下药！而抗老化的原理也是一样的。诚然，老化是不可避免的，但其老化的速度是可以控制的！

那材料如何防治老化？在我们这行业中，见效快、最常见的就是在材料中添加抗氧剂：比如，加入紫外线吸收剂及屏蔽剂、受阻胺光稳定剂、淬灭剂（已经非常少使用）等。

那抗氧剂是如何发挥作用的呢？作用机理、作用位置、保护效果如何？其中在加热过程中需要热氧保护，这个时候主要是抗氧剂在发挥作用；在使用过程中，主要是紫外线吸收剂或受阻胺类光稳定剂发挥作用，提供长期热氧保护和光老化保护。

表 抗氧剂的作用机理及主要用途

	紫外线吸收剂 UVA	自由基捕获剂Radical  Scavengers	激发态淬灭剂ESQ
有效物质	无机 (无机颜料)、有机(二苯甲酮、苯并三唑、奥克利林、三嗪等)	受阻胺类光稳定剂 (HALS)	镍淬灭剂
作用机理	吸收紫外光	捕获自由基	还原激发态
作用位置	一定深度内	全部范围、特别是表面	表面，一定深度内
保护作用效果	颜色变化/对颜料的保护、力学强度	光泽、粉化、颜色力学性能	光泽、粉化、颜色、力学性能

五  如何选抗氧剂才好？以弹性体为例

抗氧剂从发现、使用到现在已经有200多年的时间，品种多达数千，因此如何选择抗氧剂需要我们颇费一番功夫。

当然回归正题，如何选择抗氧剂才是我们最关心的一个点！比说，选择的时候：我们要考虑抗氧剂：

以弹性体为例：

聚苯乙烯类	SBC	自由基降解、双键黄变
聚烯烃类	TPO	自由基降解
PU 类	TPU	自由基降解、双键黄变
聚酯类	TPEE	自由基降解、水解
聚酰胺类	TPAE	自由基降解

如苯乙烯类弹性体中，SBS因含有双键，所以它具有差的高温性能，差的UV稳定性，差的热稳定性，在这些情况下,力学性能会明显下降。所以，从其降解原因出发，可以选择受阻胺光稳定剂。

当然除了从机理出发考虑抗氧剂的选取原则，还需要通过以下的一些因素去考虑：

是否满足材料高温加工及剪切？

是否环保、无毒？

是否会影响产品透明性？

耐油性？耐水抽提性？

抗氧剂之间的复配问题?

成本问题?

抗老化性能如何？

融指是否影响？

氧化诱导情况

是否析出？