防老劑是能夠延緩高分子化合物老化的一種物質。它們主要通過抑制氧化、熱或光的作用來延長制品的使用壽命。防老劑可以按其作用分為抗氧劑、抗臭氧劑和銅抑制劑,或者分為變色和不變色、沾污和不沾污、耐熱或耐曲撓老化以及防止龜裂等老化的防老劑。天然防老劑存在于天然橡膠中,而其他防老劑則廣泛應用于各種橡膠制品中。
根據(jù)防老劑的主要作用,可以將其分為幾類。其中,胺類防老劑的防護效果最為突出,也是發(fā)現(xiàn)最早、品種最多的一類。這類防老劑的主要作用是抗熱氧老化、抗臭氧老化,并且對銅離子、光和屈撓等老化的防護也有顯著的效果。然而,這類防老劑的污染性能較大,不適合用于白色和淺色制品。其中,酮胺類防老劑具有最好的防老劑效果。
防老劑的作用非常重要,它可以抑制高分子化合物的老化。根據(jù)防老劑的化學結構,可以將其分為幾種類型,其中胺類防老劑的效果最為顯著,也是最早發(fā)現(xiàn)且種類最多的一類。這類防老劑可以有效抵抗熱氧老化、臭氧老化以及銅離子、光和屈撓等老化的影響。然而,這類防老劑的污染性較大,不適合用于白色和淺色制品。相比之下,酮胺類防老劑具有最佳的防老效果。
酮胺
酮胺也被稱為防老劑AW,是一種褐色粘稠液體。純品為淺褐色粘筒液體。這種防老劑無毒,比重為1.029~1.030(25℃),沸點為169℃。它能溶于多種有機溶劑,例如苯、丙酮、二氧乙烷、四氯化碳、溶劑汽油和乙醇,但不溶于水。酮胺是一種穩(wěn)定的儲存劑。它是一種非常有效的防臭氧防老劑,對屈撓龜裂和熱氧老化也有防護作用。特別適用于在動態(tài)條件下使用的制品。盡管不噴霜,但有污染性,不適合用于淺色制品。當使用量為1-2份時,對硫化影響不大,但若增加至3份,則會顯著促進硫化,因此在使用時需適當減少促進劑的用量。
N-苯基-α-苯胺
N-苯基-α-苯胺,也被稱為防老劑A,是一種黃褐色至紫色結晶狀物質。純品為無色片狀結晶,但由于含有少量甲萘胺和苯胺,因此有毒,不能與皮膚接觸。它的比重為1.16~1.17,熔點不低于52.0℃。它能易溶于多種有機溶劑,如丙酮、乙酸乙酯、苯、乙醇、氯仿、四氯化碳,也能溶于汽油,但不溶于水。這種防老劑在陽光和空氣中會逐漸變成紫色,且易燃。防老劑A對熱、氧、屈撓及天候等老化作用均具有良好的防護效果,是天然橡膠、合成橡膠及再生膠的通用防老劑。在氯丁橡膠中,它兼具抗臭氧老化的性能;對變價金屬離子的老化作用及再生膠亦有一定的抑制效果。它在干膠中易分散,也易分散于水中。在橡膠中的溶解度高達5%,比防老劑D大,用量在3~4份時不噴霜,故可增加用量以提高防護效能。防老劑A有污染性及遷移性。一般用量范圍為1~2份,最高可達5份。
N-苯基-β-萘胺
N-苯基-β-萘胺,又稱防老劑D,是一種淺灰色至淺棕色的粉末。純品為白色粉末,比重為1.18,熔點不低于104℃。它易溶于丙酮、乙酸乙酯、二硫化碳、氯仿,可溶于乙醇、四氯化碳,不溶于汽油和水。在空氣和日光下,它會逐漸變?yōu)榛液谏?,但不影響防護效果。防老劑D是一種通用型防老劑,對熱、氧、屈撓龜裂及一般老化因素均有良好的防護作用,其防護效果稍優(yōu)于防老劑A。此外,它還能對有害金屬離子提供防護,但較防老劑A稍差。若與防老劑4040或4010NA并用,其抗熱、氧、屈撓龜裂以及抗臭氧老化的性能將顯著增加。這種防老劑在干膠中易分散于水中,在橡膠中的溶解度約為1.5%。當用量超過2份時,可能會發(fā)生噴霜現(xiàn)象,但如果與防老劑A并用,則可避免這種情況。由于其原料易得、制造簡單、價格低廉,這類防老劑在國內仍占有一定地位。
對苯二胺
對苯二胺類防老劑是最重要且具有發(fā)展前景的一類防老劑。其中主要包括以下幾種:N-苯基-N`-環(huán)己基對苯二胺,商品名稱為防老劑4010或防老劑CPPD。這種防老劑為灰白色粉末,純品為白色粉末。它對皮膚有刺激性。比重為1.29,熔點低于110℃。在空氣中或日光下稍變深色,但防護效力不減。
作為一種天然橡膠和合成橡膠的優(yōu)良通用型防老劑,具有出色的防護效能,尤其適用于天然橡膠和丁苯橡膠。它對熱、氧、臭氧、光等老化因素具有良好的防護效果,同時也是優(yōu)良的持久機械應力形成之龜裂與屈撓龜裂的抑制劑。此外,它還能對高能輻射和銅離子的老化作用提供一定的防護。與防老劑AT和防老劑D相比,對苯二胺類防老劑的防護效果更佳。當單獨使用時,已經(jīng)具有相當好的防護效能。然而,與其他防老劑如AW、結晶性并用時,對臭氧龜裂和自然老化的防護效能更高。
O-苯基-N'-異丙基-對苯二胺
防老劑4010NA,又稱防老劑IPPD,是一種紫色片狀結晶。它具有微毒性,可能引起皮膚過敏反應。其熔點不低于70℃,可溶于多種有機溶劑,如油類、苯、乙酸乙酯、四氯化碳、二氯甲烷、氯仿、二硫化碳、丙酮和乙醇,但難溶于汽油,不溶于水。這種化合物在儲存時性能穩(wěn)定,但在日光下會變色,但不會影響其效能。防老劑4010NA是天然橡膠、合成橡膠膠乳膠的通用型防老劑,對臭氧龜裂和屈撓龜裂具有優(yōu)良的防護性能,同時也是熱、氧、光及一般老化的優(yōu)良防護劑。此外,它還能抑制變價金屬離子的老化作用,防護性能較4010更全面。該化合物可以單獨使用,與防老劑AW或蠟并用時既能減少用量又能提高防護效能。尤其與蠟并用時能提高水平的防靜態(tài)臭氧龜裂性能。由于其熔點較低,易分散,在橡膠中的溶解度比4010大,噴霜性較小,因此可提高用量。污染性大。常用于動態(tài)和靜態(tài)應力較高的條件下使用的制品。一般用量范圍為1~4份。
N-N'-二苯基-對苯二胺
N-N'-二苯基-對苯二胺,別名防老劑H或防老劑DPPD,是一種灰褐色粉末,純品為銀白色片狀結晶。其比重為1.18至1.22,熔點不低于140℃。該化合物可溶于苯、甲苯、丙酮、乙醚、二氯乙烷、二硫化碳,微溶于乙醇和汽油,但不溶于水。它對貯藏穩(wěn)定,但在空氣中及日光下易變色,且易燃。
N-N'-二苯基-對苯二胺是天然橡膠、合成橡膠的通用型防老劑,具有優(yōu)良的抗屈撓龜裂性能,對熱、氧、臭氧、光,特別是銅、錳離子的老化防護作用甚佳。它尤其適用于天然橡膠與合成橡膠的并用體系,但會嚴重變色和污染。在橡膠中的溶解度較低,在丁苯橡膠中的最高溶解度為0.7%,在天然橡膠中為0.35%,在聚丁二烯橡膠中的溶解度更低。當用量超過其溶解度時,就會出現(xiàn)噴霜現(xiàn)象。當與其它防老劑如防老劑A并用時,既能減少其用量又能提高防護效果,一般單用時的用量范圍為0.2至0.3份。
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