橡胶的抗降解剂类型和使用介绍

1、橡胶抗降解剂的类型

1.1非染色抗氧化剂

这类抗氧化剂被细分成四组：亚磷酸酯、受阻酚、受阻双酚和对苯二酚。受阻双酚如4,4-双硫代（6-叔丁基-间甲酚）是四类材料中最持久的。因为分子量较低，受阻酚通常是挥发性的。亚磷酸酯通常被用作合成橡胶的稳定剂以及对苯二酚如2,5-二-叔戊基对苯二酚用于黏合剂。

1.2染色的抗氧化剂

聚二氢喹咻和二苯基胺，两类变色或着色的抗氧化剂发现有广泛用途。

二氢喹咻的聚合度不同，影响迁徙和长期耐久性能。它是很好的抗氧化剂，对抗重金属氧化剂如镍和铜离子一般很有效。含二氢喹的硫化橡胶有较低的挥发性和迁移性能。因此，通过提取或扩散，可实现保护剂的最小损耗、耐久性改善、高温稳定性的提高。二苯胺抗氧剂通常定向改善复合物的抗疲劳性能。

1.3 抗臭氧剂

对苯二胺(PPDs)是唯一一类使用量显著的抗臭氧剂。一般结构为：

它们不仅用于保护橡胶制品免受臭氧攻击，还能提高抗疲劳、氧、热和金属离子的作用。对苯二胺的三大类分别如下所述。

①烷基PPDs。取代基 R基团均为烷基，如二异丙基-对苯二胺。R基团从C3至C9。二烷基PPD抗降解剂比其他类PPD抗降解剂诱导焦烧水平更高，通常由于它们的低分子量可导致比其他PPD迁移更快。它们缺乏阻抗作用。

②烷基-芳基PPDs。一个R基团是芳香环，另一个是烷基。这类中最广泛使用的PPD是N-1,3-二甲基丁基-N’-苯基-﹣对苯二胺。这种抗臭氧剂提供了良好的动态保护功能，当与蜡结合后有良好的静电防护，具有更好的复合加工安全和焦烧安全性、较慢的迁移特性，使其适合的产品使用寿命增长。

③二芳基的PPDs。第三类的PPDs含有两个芳族侧基，如二苯基-对苯二胺或二-β-萘基-对苯二胺。它们比烷基-芳基的PPDs活性低，并易于表面斑驳，这使得它们在许多应用方面不适合。

1.4蜡

蜡是一个另外的种类，用于提高在静态条件下橡胶的臭氧保护。在弹性体配方中使用的蜡分为两类：微晶和石蜡。微晶蜡的熔点范围是55～100℃，且从精炼石油后的残余重质润滑油原料提取得到。粗石蜡熔点范围是35～75℃，并从原油的轻润滑油分馏制得。

蜡通过在表面上形成阻挡层，以保护橡胶免受静态臭氧的分解。蜡在橡胶本体的迁移是连续的，并保持表面的平衡浓度。因为较高的分子量和支化，微晶蜡迁移到橡胶表面比石蜡速度慢。此外，微晶蜡在高温下的表现最佳，而石蜡在低温下保护性最好。这与蜡在产品表面的迁移速率有关。

应该指出的是，在动态条件下，保护蜡薄膜分解，之后在橡胶配方的抗臭氧剂如仓库中的轮胎。系统将作为主要的稳定剂或保护机制。蜡可用来保护存储中的产品免受臭氧攻击，如仓库中的轮胎。

总之，可以使用一些经验准则制定一个弹性体抗降解系统。

①利用石蜡实现短期静态保护。

②微晶蜡层为成品的储存提供长期的臭氧保护。

③需要形成一个静态的臭氧保护层保护蜡表面斑驳的临界水平。

④在一个温度范围内，蜡和PPDs优化混合提供产品静态和动态应用的长期保护。

⑤过量的蜡导致表面斑驳会对抗疲劳性产生不利的影响，因为厚层的蜡在张力下容易破裂，之后，裂纹可在产品上扩散。

2、抗降解剂的使用

关于使用抗降解剂的选择标准可以概括如下：

2.1变色和染色

在一般情况下，酚类抗氧化剂通常是不变色的，而胺是变色的。因此对于含炭黑的弹性体，更为有效的胺类抗氧化剂可被优先选择，因为变色是不重要的。

2.2挥发性

规律是抗氧化剂的分子量升高，挥发性将下降，而同等分子量的受阻酚比受阻胺具有更高的挥发性。因此，在避免材料损失的情况下，在化合物混合循环中正确加入抗氧化剂是至关重要的。

2.3溶解性

低溶解度的抗降解剂会导致材料表面斑驳，与产品的保护作用抵消。因此，抗降解剂，特别是抗臭氧剂，需控制其有效的溶解度。该材料必须是可溶的，含量高达2.0％时必须能够迁移到材料表面，但必须不溶于水或其他溶剂如液压流体，以防止保护剂从橡胶中被萃取出来。

2.4化学稳定性

抗降解剂对热、光、氧和溶剂有耐久稳定性。

2.5浓度

大多数抗降解剂有一个最佳浓度，超过之后，材料的溶解度可变成最大的限制因素。对苯二胺含量在0.5～1.0％时可提供良好的抗氧化性，抗臭氧剂在2.0～5.0％的范围内保护性很好。5.0％的对苯二胺易于产生表面斑驳。

2.6环境、健康和安全

为了便于操作，避免灰尘和吸入，抗降解剂自由流动的时候应是无尘的。