Полное руководство по антиоксидантам: изучение аминных, фенольных и гетероциклических типов
2026-04-17
Что такое антиоксиданты?
При длительном хранении и эксплуатации резина и резинотехнические изделия постепенно становятся липкими, твердеют, становятся хрупкими или трескаются вследствие воздействия тепла, кислорода, озона, окислительно-восстановительно активных ионов металлов, механических нагрузок, света и высокоэнергетического излучения, а также коррозии под действием других химических веществ и плесневых грибов. Это явление, при котором со временем ухудшаются физико-механические свойства и снижается эластичность, называется старением. По мере развития процесса старения эксплуатационные характеристики резины и резинотехнических изделий постепенно ухудшаются вплоть до полной утраты их пригодности. Поэтому в резину и резинотехнические изделия необходимо добавлять определённые химические вещества, повышающие их стойкость к указанным разрушающим факторам, что позволяет задерживать или ингибировать процесс старения и продлевать сроки хранения и службы изделий. Такие вещества называются антиоксидантами.
Антиоксиданты — это вещества, замедляющие старение полимерных соединений; они продлевают срок службы изделий, подавляя воздействие окисления, тепла или света. Антиоксиданты классифицируются по типу: аминовые, фенольные и гетероциклические. По функциональному назначению их можно разделить на антиоксиданты, ингибиторы озона и ингибиторы меди. Среди них аминовые антиоксиданты обладают высокой эффективностью против термооксидативного и озоносодержащего старения, однако склонны к загрязнению, тогда как фенольные антиоксиданты не вызывают загрязнения, но обеспечивают менее выраженную защиту.
Химическая классификация антиоксидантов: аминные антиоксиданты, фенольные антиоксиданты, гетероциклические антиоксиданты
Существует множество видов антиоксидантов, каждый из которых выполняет свои специфические функции. В зависимости от их основных функций антиоксиданты можно классифицировать на антиоксиданты, предотвращающие термокислительное старение, антиоксиданты, препятствующие озоно-индуцированному старению, ингибиторы вредных металлических ионов, антиоксиданты, повышающие усталостную стойкость, и антиоксиданты, обладающие устойчивостью к ультрафиолетовому излучению. Однако функции каждого типа антиоксидантов не ограничиваются только одним соединением: большинство антиоксидантов проявляют в той или иной степени перечисленные выше функции, хотя и в различной степени. Поэтому их можно классифицировать лишь по основной функции — например, по химической структуре.
Аминовые антиоксиданты
Аминовые антиоксиданты обладают наиболее выдающимися защитными свойствами; они были открыты первыми и представляют собой крупнейший класс антиоксидантов. Их основная функция — противодействие термооксидативному и озоно-индуцированному старению, а также значительная защита от старения, вызванного ионами меди, воздействием света и циклическими деформациями. Вместе с тем аминовые антиоксиданты сильно окрашивают материалы и поэтому непригодны для белых и светлых изделий. Среди них кетаминовые антиоксиданты обеспечивают наилучшие защитные характеристики.
Стиренированный дифениламин, CAS 68442-68-2
Стиренированный дифениламин — высокопроизводительный антиоксидант, применяемый в резиновой и пластмассовой продукции. Он представляет собой светло-коричневую прозрачную вязкую жидкость и обладает отличной стойкостью к термокислительному старению, атмосферному старению и изгибу. В то же время он оказывает пассивирующее действие на ионы металлов переменной валентности. Растворим в органических растворителях, таких как спирт и ацетон, но нерастворим в воде. Основным способом получения стиренатированного дифениламина является реакция конденсации анилина и стирола.
Резиновая промышленность является основной сферой применения стиренатированного дифениламина; он особенно подходит для изделий, предъявляющих требования к цвету. Благодаря своей способности предотвращать загрязнение и обесцвечивание резины он представляет собой идеальный выбор для производства цветных резиновых изделий, таких как цветные подошвы обуви, резиновые шланги, ленты и т. п. В чёрных резиновых изделиях он может заменить загрязняющие и окрашивающие антистарящие добавки, такие как 4010NA, 4020 и RD, при этом обеспечивая превосходный защитный эффект.
Стиренированный дифениламин широко применяется в натуральном каучуке (NR) и различных синтетических каучуках, таких как стирол-бутадиеновый каучук (SBR), бутадиеновый каучук (BR), изопреновый каучук (IR) и хлоропреновый каучук (CR).
КТ 5535, нонилированный дифениламин
КТ 5535 — нонилированный дифениламин — представляет собой тёмно-коричневую вязкую жидкость. Это жидкий аминный антиоксидант с выдающимися антиоксидантными свойствами. Он часто применяется в сочетании с фенольными антиоксидантами. При повышенных рабочих температурах он способен демонстрировать превосходные антиоксидантные характеристики.
Нонилированный дифениламин КТ 5535 широко применяется в циркуляционных маслах, гидравлических маслах, турбинных маслах, высококачественных моторных маслах, трансмиссионных маслах, компрессорных маслах и смазках.
Референсная дозировка: 0,1%–1,0%
Ацетон дифениламин CAS 68412-48-6
Ацетон Дифениламин Это универсальный резиновый антиоксидант; химическое название — высокотемпературный конденсат ацетона и дифениламина; молекулярная формула — C15H15N; номер CAS — 68412-48-6. Данное вещество представляет собой тёмно-коричневую вязкую жидкость с вязкостью (при 30 °C) 2,5–7,0 Па·с и плотностью (при 20 °C) 1,08–1,12 г/см³. Оно легко растворяется в органических растворителях, таких как ацетон и бензол, и слабо растворяется в бензине. Обладает хорошими защитными свойствами против термического окисления, изгиба, усталостного старения, а также озонового и атмосферного старения. Легко растворяется в ацетоне, бензоле, хлороформе и этаноле; слабо растворяется в бензине; нерастворимо в воде. В порошковых формах в качестве носителя используется белый углеродный черный или карбонат кальция.
Дифениламин ацетона подходит для натурального каучука и синтетических каучуков, таких как стирол-бутадиеновый, нитрильный, хлоропреновый и цис-1,4-полубутадиеновый, а также для их латексных форм. Он широко применяется в протекторах шин, боковых стенках и внутренних камерах; кроме того, его можно использовать в резиновых ремнях, шлангах и других изделиях из общепромышленной резины. Типичная норма применения составляет 1–2 части; максимальная норма в резиновых изделиях может достигать 4 частей.
Фенольные антиоксиданты
Защитная эффективность фенольных антиоксидантов и других типов антиоксидантов уступает эффективности антиоксидантов на основе аминов; их отличительной особенностью являются исключительно высокие антиокрасочные свойства.
Антиоксидант 1010, CAS 6683-19-8
Антиоксидант 1010 (CAS № 6683-19-8) представляет собой белый кристаллический порошок. С температурой плавления в диапазоне от 110,0 °C до 125,0 °C. Растворим в органических растворителях, таких как бензол и ацетон; относится к классу высокомолекулярных стерически затруднённых фенольных антиоксидантов. Характеризуется высокой термической стабильностью и сильной устойчивостью к миграции; в основном применяется для защиты от термоокислительного старения таких материалов, как полипропилен, полиэтилен, полиоксиметилен, АБС-смолы и синтетический каучук.
Антиоксидант 1010 характеризуется отсутствием загрязнения, неспособностью окрашивать поверхности и устойчивостью к миграции.
Антиоксидант 1076, CAS 2082-79-3
Антиоксидант 1076 — это высокоэффективный антиоксидант фенольного типа с пространственным затруднением. t с молекулярной массой примерно 530,86 и регистрационным номером CAS 2082-79-3. Представляет собой белый кристаллический порошок или гранулы; не имеет запаха и вкуса, температура плавления — в диапазоне 49–54 °C. Хорошо растворяется в органических растворителях, таких как бензол, хлороформ, ацетон, циклогексан и сложные эфиры; слабо растворим в метаноле и этаноле; практически нерастворим в воде. Обладает отличной совместимостью с большинством полимеров.
Антиоксидант 1076 — это высокоэффективный, не загрязняющий систему антиоксидант первичного действия на основе стерически затруднённого фенола, отличающийся превосходной термической стабильностью и устойчивостью к экстракции водой; он служит ингибитором термического, светового и окислительного старения полимерных материалов. Он широко применяется в полиэтилене (ПЭ), полипропилене (ПП), полистироле (ПС), сополимерах АБС, поливинилхлориде (ПВХ), нейлоне (полиамиде), полиэфирах, полиуретанах (ПУ), целлюлозных пластиках, а также в различных видах каучуков (таких как СБС и ЭПДМ) и синтетических волокнах.
Гетероциклические антиоксиданты
Ключевые свойства при выборе антиоксидантов
В процессе приготовления резиновой смеси перед всеми стоит задача правильно подобрать антистарящие добавки, чтобы они соответствовали конкретным требованиям конечного применения; основным критерием выбора материала является достижение удовлетворительных эксплуатационных характеристик при максимально низкой стоимости. Дополнительными критериями выбора являются свойства окрашивания и обесцвечивания, летучесть, растворимость, химическая стабильность, физическая форма и концентрация антистарящих добавок. Далее мы подробнее рассмотрим эти критерии.
Окрашивание и обесцвечивание
При выборе антиоксиданта основными эксплуатационными характеристиками, которые следует учитывать, являются следующие: как правило, фенольные антиоксиданты не вызывают окрашивания; в случае резины, наполненной сажей — где проблема изменения цвета не стоит остро — можно использовать более эффективные аминовые антиоксиданты. Однако когда возникает опасность миграционного окрашивания, необходимо применять фенольные антиоксиданты либо аминовые антиоксиданты с низкой летучестью и минимальным потенциалом контактного окрашивания.
Волатильность
Испаряемость зависит как от молекулярной массы, так и от типа молекулы; в целом чем выше молекулярная масса, тем ниже испаряемость. Однако влияние типа молекулы более значимо, чем влияние молекулярной массы: например, стерически затруднённые фенолы обладают более высокой испаряемостью, чем антиоксиданты на основе аминов с сопоставимыми размерами молекул.
С точки зрения потери антиоксидантов в течение срока службы резиновых изделий, летучесть является критическим фактором; её степень зависит от площади поверхности, подверженной воздействию, температуры в условиях эксплуатации и скорости воздушного потока, проходящего по этой поверхности. Кроме того, результаты испытаний резины также зависят от летучести антиоксиданта — прежде всего от того, является ли используемая камера старения открытой или закрытой.
Растворимость
Идеальное антивозрастное средство должно обладать высокой растворимостью в каучуке, но при этом быть малорастворимым в воде или в органических растворителях, используемых в других областях применения.
Растворимость антивозрастных добавок в каучуке имеет исключительно важное значение, поскольку их эффективность зависит от того, что введённые две или более добавки должны растворяться в каучуковой матрице и затем мигрировать на поверхность каучука, чтобы проявить свою активность. Этот процесс миграции определяется не только молекулярной массой, но и растворимостью соответствующего вещества в каучуке.
Фенольные и гипофосфитные антиоксиданты, как правило, обладают достаточной растворимостью в каучуке и не подвергаются вымораживанию в обычных условиях применения. Важное значение также имеет растворимость антистарящих добавок в растворителях или воде. Если они вымываются в процессе эксплуатации — например, в гидравлических трубах или в резиновых деталях, используемых при мойке или сухой чистке, — это может привести к серьёзной проблеме.
Химическая стабильность
Стабильность антиоксидантов по отношению к теплу, кислороду и другим факторам имеет решающее значение для поддержания их максимальной эффективности в течение длительного времени. Многие антиоксиданты приобретают окраску в результате окислительных реакций, причём антиоксиданты на основе аминов особенно подвержены этому явлению. Кроме того, фенольные антиоксиданты не следует нагревать в кислых средах, поскольку это может привести к алкилированию и, как следствие, к снижению их эффективности.
Физическая форма
Физическая форма антиоксиданта — ещё один фактор, который следует учитывать при выборе продукта. Хотя производители полимеров чаще отдают предпочтение жидким или легко эмульгирующимся материалам, большинство разработчиков резиновых композиций предпочитают твёрдые, не текучие, не пылящие материалы, поскольку они удобнее в практической обработке. Следует избегать полукристаллических материалов, так как они склонны расслаиваться при хранении, а также не выбирать высоковязкие жидкости или смолы с низкой температурой плавления.
Предыдущая страница:
Следующая страница:
Обновление блога