塑料助剂：抗氧剂在苯乙烯类塑料稳定化中的应用
2023-02-11 12:16:30 点击：
1.抗冲击聚苯乙烯 （IPS）
与未改性聚苯乙烯相比，苯乙烯-丁二烯共聚物对氧化作用的敏感性要大得多，这
是由于共聚物中聚丁二烯链段的不饱和双键较容易被氧化而造成的。该共聚物一旦被氧
化就会出现泛黄现象，力学性能随之也会下降。
用于抗冲击聚苯乙烯的抗氧剂，主要有 2，6-二叔丁基对甲酚 （BHT）、3-（3，5-
二叔丁基-4-羟基苯基） 丙酸十八烷基酯、1，1，3-三 （5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基）
丁烷、硫代二丙酸二月桂基酯和磷酸三 （正）戊酯 （TNPP，偶尔使用）等。用于抗冲
击聚苯乙烯抗氧剂的用量，一般为 0.1％ ～0.25％。
（1）关于抗氧剂的使用问题 早先，抗氧剂用于高聚物生产最后的造粒工序，且
通常又与润滑剂、颜料及其他必要的添加剂一起掺合施用。近年来，在聚合反应初期就
开始投加抗氧剂的办法愈加普遍推广。后者实际上是把抗氧剂投加在聚丁二烯的苯乙烯
溶液中，而后进行共聚反应。这种施用抗氧剂方法的主要优点是便于精确计量，并可确
保均匀的分散，同时又可防止不稳定的橡胶相在合成阶段可能出现的氧化反应和过度的
交联作用，从而改善了高聚物在成型加工期间和最终制品应用阶段的抗氧化性能。采用
这种抗氧剂施用方式的先决条件是不能影响正常的聚合反应，也不能对所生成高聚物的
相对分子质量、支化度等性能参数造成不利的影响。同时，为了降低在单体回收阶段出
现的损失和避免影响回收单体的质量，应考虑选用高分子量的抗氧剂。因此，挥发性较
大且容易生成带色氧化产物的 BHT（2，6-二叔丁基对甲酚）就不适合作为抗冲击聚苯乙
烯的抗氧剂。
（2）抗冲击聚苯乙烯的热氧化性能 抗冲击聚苯乙烯，一般是在 220～260℃的温
度条件下成型加工的。受到热氧化破坏的结果主要表现在出现泛黄和冲击强度、伸长率
等力学性能的降低。在边角废料回收再加工时，高聚物性能受影响的程度更为突出。
抗冲击聚苯乙烯老化试验所采用的温度，通常为 80℃或 150～160℃。凡抗泛黄能
力强的稳定处理体系，其试样同时也能保持较高的冲击强度和伸长率等力学性能。在理
论研究中，常可通过羰基的红外吸收峰来判断和评价高聚物的氧化稳定性和抗氧剂的作
用效果。
2.结晶聚苯乙烯 （PS）
聚苯乙烯在惰性环境中受热可产生降解。降解结果表现为高聚物溶液粘度降低，并
生成苯乙烯单体和齐聚物等降解产物。在氧化条件下，未改性的聚苯乙烯属于比较稳定
的高聚物，因此在许多应用领域并不需要添加抗氧剂进行稳定处理。然而，重复加工
（如真空成型的泡沫制品在生产过程中产生的大量边角料就要进行回收和再加工）却会
使高聚物氧化变质，经此氧化降解后，结果就会出现高聚物熔体指数的增大和制品脆化
现象。这时，采用 3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八烷基酯进行稳定处理是有
效的，其用量最多为 0.15％。必要时，可并用亚磷酸酯或膦酸酯以改善其色调。
聚苯乙烯对光氧化作用较为敏感。经光氧化作用后，可出现泛黄和脆化现象，其
中，苯乙烯单体是造成泛黄的肯定因素。3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八烷
基酯稳定剂可在一定程度上提高聚苯乙烯的光稳定性。如果并用紫外线吸收剂则可获得
协同增效的作用。
3.苯乙烯-丙烯腈共聚物 （SAN树脂）
SAN树脂与未改性的聚苯乙烯情况不同，SAN树脂在惰性条件下，早在热加工期
间就可出现色污。经再次加工，可观察到树脂的熔体指数明显上升。这个结果表明高聚
物已出现降解并导致相对分子质量降低。这种现象起因于非氧化的化学反应，所以外加
抗氧剂的效果就要受到限制。但是，如果采用亚磷酸酯［如亚磷酸三 （2，4-二叔丁基苯
基）酯］与酚类抗氧剂［如 3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八烷基酯］并用，
就有可能使树脂在注塑加工 （加工温度为 230～250℃）时出现的泛黄现象降低到一定
程度。与未进行稳定处理的空白试样相比，采用抗氧剂 （总用量为 0.1％ ～0.2％）稳
定处理的试样，经热加工后，其黄度指数 （按美国 ASTMD1925—70标准测定）可降低
2～5。
4.苯乙烯类热塑性弹性体
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物 （SBS）、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物 （SIS）
等热塑性弹性体，因分子链中都含有不饱和的柔性链段，所以对氧化作用的敏感性与苯
乙烯-聚丁二烯接枝共聚物是一样的。这些高聚物的应用领域主要是鞋底、滑雪鞋和衬
垫。为满足这些制品的性能要求，可通过掺混聚苯乙烯、环烷油和碳酸钙、二氧化硅等
填充剂进行适当的调整配合。
（1）苯乙烯类热塑性弹性体在合成期间的稳定处理 苯乙烯类热塑性弹性体通常
是在脂肪烃中进行溶液聚合而制得。这类高聚物在合成的后期工序 （如汽提、干燥等）
中，可出现自身的自动氧化作用，并导致高聚物产生色污和熔体指数的增大。因此，在
这些工序之前就应对高聚物溶液施用抗氧剂，同时，要求抗氧剂溶于聚合的溶剂。实际
采用的抗氧剂多是一些受阻酚类化合物，且常并用磷酸三戊酯 （TNPP），总用量约为
0.5％。其中，作为主抗氧剂应用的有 2，6-二叔丁基对甲酚、1，1，3-三（3，5-二叔丁
基-4-羟基苄基）苯、3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八烷基酯。作为增效剂的
有亚磷酸三 （壬基苯基）酯。其中，2，6-二叔丁基对甲酚在高聚物的干燥和合成的后
期工序中会有部分的挥发损失。为此，常采用低挥发度的较高分子量的酚类抗氧剂以减
少这种挥发损失。这种高分子量抗氧剂因挥发度低，故在制品的成型加工期间及其最终
应用过程中仍然可以起到一定的保护作用。评价这类抗氧剂的作用效果，常采用布拉本
德塑性仪在 150～200℃条件下进行试验，也可在 60～80℃条件下进行老化试验。
（2）苯乙烯类热塑性弹性体的长效稳定处理 苯乙烯类热塑性弹性体及其配合物
的长期老化性能，可采用 70～80℃温度下进行的老化试验予以评定。常用的评价指标
主要是拉伸强度、伸长率和色污程度等。用于此类热塑性弹性体及其配合物的长效热稳
定剂，主要有高分子量的酚类抗氧剂，同时也可并用硫代二丙酸二月桂基酯 （DLT
DP）、总用量可达 0.8％。可选用的主抗氧剂有 1，1，3-三（3，5-二叔丁基-4-羟基苄基）
苯、二 （3-叔丁基-4-羟基-5-甲苯基）双环戊二烯、2，4-二辛巯基-6-（3，5-二叔丁基-
4-羟基苯胺基） 对称三嗪、四 3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基） 丙酸季戊四醇酯、3-
（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八烷基酯、2，2′-亚甲基-双 （4-甲基-6-叔丁基苯
酚）、2，2′-亚甲基-双 （4-甲基-6-壬基苯酚）、2，2，4-三甲基-1，2-二羟基喹啉聚合物
等。作为辅抗氧剂的有硫代二丙酸二月桂基酯和二丁基二硫代氨基甲酸锌 （butylzi
mate）等。其中，二丁基二硫代氨基甲酸锌辅抗氧剂主要是用于作为粘合剂的热塑性弹
性体。亚甲基双酚和芳香胺类化合物也是很有效的抗氧剂，但这些抗氧剂可导致基质出
现色污，所以不能用于浅色的制品。
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