防老剂提高材料抗氧化性能主要通过以下几种方式:
捕捉自由基:橡胶等高分子材料在氧化过程中会产生自由基,这些自由基会引发链式反应加速材料老化。像胺类防老剂(如防老剂4010NA),它含有活泼的氢原子,能与自由基反应,生成相对稳定的自由基中间体,从而中断链式反应,阻止氧化反应继续进行。
分解过氧化物:过氧化物是氧化反应的中间产物,会进一步分解产生自由基,加剧材料老化。一些防老剂具有分解过氧化物的能力,例如硫酯类防老剂,可将过氧化物分解成非自由基产物,避免其引发新的氧化反应。
金属离子钝化:材料中存在的金属离子(如铜、锰等)会催化氧化反应。某些防老剂能与金属离子形成络合物,降低金属离子的活性,从而抑制其对氧化反应的催化作用。例如,一些含硫或含氮的有机化合物可以与铜离子络合,减少铜离子引发的氧化反应。
抑制氧气吸收:部分防老剂可以在材料表面形成一层保护膜,减少材料与氧气的接触,从而降低氧化反应的速率。例如,在塑料中添加一些具有疏水性和低表面能的防老剂,可在一定程度上阻止氧气扩散进入材料内部。
与抗氧化剂协同:不同类型的防老剂之间可能存在协同效应。例如,胺类防老剂和酚类防老剂复配使用时,其抗氧化效果往往优于单独使用其中一种防老剂。这是因为它们可以分别在不同的氧化阶段发挥作用,相互补充,从而更有效地抑制材料的氧化老化。
与紫外线吸收剂协同:紫外线会引发材料的光氧化反应,加速老化过程。将防老剂与紫外线吸收剂配合使用,既可以抑制热氧化反应,又能减少紫外线对材料的破坏,提高材料的综合抗氧化性能。例如,在户外使用的橡胶制品中,同时添加防老剂和紫外线吸收剂,可显著延长其使用寿命。