聚合物降解是一種無法完全阻止的自然現象。它往往會降低聚合物的物理和機械性能，例如分子量、熔體流動速率、外觀、加工性能和熱穩定性。為了減少在熔融加工或使用條件下發生的此類損害，人們開發了抗氧化穩定劑。

本文將詳細探討抗氧化劑的必要性，以及它們如何影響聚丙烯的加工和長期熱穩定性。此外，本文還將幫助您選擇合適的抗氧化穩定劑組合，并探索適合您聚合物應用的配方示例。

聚丙烯（PP）中抗氧化劑的需求

聚丙烯 (PP) 在自然狀態下（不含添加劑）本質上是不穩定的，在接觸氧氣時會降解，變成黃褐色，并開始剝落，直至材料失效。

PP降解時會發生斷鏈。聚合物的物理性質會惡化，平均分子量（鏈長）會降低，熔體流動速率會加快，最終形成粉狀表面。聚合物降解是一種無法完全阻止的自然現象。

因此，樹脂生產商會努力使其產品在合理使用周期內保持顏色和物理性能的穩定，而使用壽命會根據最終用途要求而有所不同。

聚丙烯幾乎可以采用所有熱塑性加工方法進行加工，最典型的 PP 產品生產方式如下：擠出吹塑注塑成型通用擠壓

在聚丙烯的熔融加工過程中，需要添加劑來穩定其性能，并保護塑料在使用過程中免于熱氧化降解：

例如，可以通過測量分子量分布、熔體流動或粘度以及擠出機加工前后的變色來量化聚丙烯的熔融加工穩定性。

由于大多數聚丙烯制品在其使用壽命期間會暴露于氧氣、高溫、光照和濕氣中，因此會發生熱氧化。聚丙烯塑料部件在使用過程中的熱氧化穩定性可以通過在循環空氣烘箱中高溫老化來確定。該性能被稱為 長期熱穩定性 (LTTS)。機械性能，例如彎曲脆化、伸長率、拉伸沖擊，都是根據老化時間確定的。

接下來讓我們一起了解配方中，抗氧化劑與其他添加劑的協同作用……

PP擠出級與注塑級專用抗氧劑體系

PP加工穩定性解決方案

空間位阻酚類抗氧化劑AO1（季戊四醇四(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯)）對聚丙烯的熔融加工特別有效。與其他抗氧化劑（例如AO2(十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯）或AO3（丁基羥基甲苯)）相比，能提供更強的自由基捕獲能力。

低揮發性空間位阻抗氧化劑，例如AO1(季戊四醇四(3-(3,5-d-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯)）與亞磷酸酯（例如PS1(三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯)）的組合具有特別的協同作用，并且比單獨使用抗氧化劑更有效。需要指出的是，亞磷酸酯和亞磷酸酯對水解敏感。高純度芳香族亞磷酸酯PS1（三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯）本質上比脂肪族亞磷酸酯PS2更耐水解。

PP成型和擠出級材料的長期熱穩定性

空間位阻酚類抗氧化劑對聚丙烯的長期熱穩定性 （LTTS）有積極作用，然而這些添加劑的分子量及其結構特性會產生不同的效果。例如，AO3（丁基羥基甲苯）等酚類抗氧化劑揮發性過高，會在短時間內發生物理損失。

此外，酚類抗氧化劑還可作為氫供體。苯氧基自由基的穩定性由2,6位取代基的空間位阻提供。對于長期暴露于高于120°C溫度的聚合物，空間位阻酚類抗氧化劑的效率按以下順序降低：2,6二叔丁基 > 2-叔丁基-6-甲基 > 2,6-二甲基作為取代基。

例如，抗氧化劑如AO1（四(3-(3,5-d-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸季戊四醇酯）在爐老化方面的性能優于受阻較小的酚類抗氧化劑如雙[3,3-雙-(4'-羥基-3'-叔丁基苯基)丁酸]-乙二醇酯。

AO1（四(3-(3,5-d-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸季戊四醇酯）比AO2（十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯）具有更好的長期熱穩定性，因為它含有更多可作為H供體的酚基。

雖然亞磷酸酯在熔融加工過程中對聚丙烯的保護效果最好，但其本身對長期熱穩定性沒有貢獻。亞磷酸酯的作用機制是在加工過程中保護酚類抗氧化劑，使酚類抗氧劑的結構完整性得以維持，從而持續發揮長期熱穩定作用。

為了提高長期熱穩定性，建議使用硫代增效劑，例如TS1（3,3'-硫代二丙酸雙十八酯），作為氫過氧化物分解劑，并與酚類抗氧化劑組合使用。酚類抗氧化劑與硫代增效劑的比例為1:2或1:3時，在成本和性能方面可獲得最佳效果。

適用類型：PP成型級，厚度1mm適用基礎聚合物：PP均聚物適用工業領域：家電外殼、家庭用品、汽車部件

PP纖維的加工穩定性

在PP纖維等對顏色敏感的應用中，酚類抗氧化劑（如AO4，即次膦酸鈣）可在加工過程中被羥胺類穩定劑（N,N-二辛基羥胺）替代，并配合受阻胺類穩定劑HAS 1（丁二酸二甲酯與4-羥基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇的聚合物）用于提供長期熱穩定性，同時賦予基材優異的光穩定性。此類無酚復合體系（羥胺/亞磷酸酯/HAS）可呈現更優異的初始色度，并具備良好的耐氣體褪色性能。

聚丙烯的氧化降解問題貫穿加工與使用全周期，而抗氧化穩定劑體系通過精準的成分搭配與作用機制協同，不僅是材料性能的保障，更是推動聚丙烯在家電、汽車等多領域高效應用的關鍵。

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