[发明专利]一种高效、耐迁移抗氧剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高效、耐迁移抗氧剂及其制备方法与应用。该制备方法包括以下步骤：将氮氧自由基化合物与酚类或苯胺类抗氧剂进行化学反应，得到结构中同时具有氮氧自由基和酚羟基或氮氧自由基和胺基的新型抗氧剂。本发明的新型抗氧剂在充分利用酚类或苯胺类化合物抗氧化性的基础上，进一步发挥氮氧自由基的阻止老化能力，在高分子材料使用过程中具有优异的抗氧化效果。同时，新型抗氧剂中氮氧自由基与碳链自由基结合形成的共价键能提高抗氧剂的耐迁移性和耐挥发性，延长抗氧剂在高分子材料的使用寿命。该新型抗氧剂具有工艺制备简单、安全高效等优点。

技术领域

本发明涉及高分子材料的抗氧化领域，具体涉及一种高效、耐迁移抗氧剂及其制备方法与应用。

背景技术

高分子材料在加工、储存和使用过程中，由于众多环境因素的影响会加速高分子材料老化。尤其是含不饱和双键的高分子材料，双键部位在热、氧、光及机械应力的影响下最容易发生化学反应，使材料在外观上表现变色发黄、变软发粘、变脆发硬，力学性能上强度、弹性消失等，总称为老化现象。老化后的高分子材料不仅丧失原本的使用价值，还造成经济的损失和资源的浪费。因此生产中常加入抗氧剂来提升材料的抗氧化性，从而提高高分子材料的长期使用稳定性。目前酚类和苯胺类抗氧剂应用比较广泛，但存在两点不足。第一，单一功能抗氧剂在高分子材料中的抗氧化效果不理想。第二，抗氧剂容易迁移和挥发，导致抗氧化效果明显下降，并且迁移出来的抗氧剂对人体健康和环境具有一定危害性。

Bolland和Gee于1946年(Bolland J L,Gee G.Kinetic studies in thechemistry of rubber and related materials.II.The kinetics of oxidation ofunconjugated olefins[J].Transactions of the Faraday Society,1946,42(1005):218-236)首次提出有机脂质链的氧化是一个自由基链式反应过程。此后研究者对高分子材料的氧化进行深入研究，确定在氧化过程中伴随着R·、RO·、ROO·等碳链活性自由基的产生。传统酚类和苯胺类抗氧剂供出的H原子与氧化过程产生的活性自由基结合，同时自身转变为稳定的自由基，从而终止链式老化反应。

氮氧自由基化合物是一种具有独特稳定性的自由基，其未成对电子在氮原子和氧原子之间离域，化合物中含N-O·自由基，广泛应用于氮氧自由基调控的活性自由基聚合、原子转移自由基聚合以及可逆加成-断裂链转移聚合等。在文献(Veregin R P N,GeorgesM K,Kazmaier P M,et al.Free radical polymerizations for narrow polydispersityresins:electron spin resonance studies of the kinetics and mechanism[J].Macromolecules,1993,26(20):5316-5320)中证明氮氧自由基具有快速捕捉碳自由基的特性，并与碳自由基结合形成烷氧基胺共价键。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种高效、耐迁移抗氧剂及其制备方法与应用。以酚类或苯胺类传统抗氧剂为原料，利用化学反应在该类抗氧剂上引入氮氧自由基，得到结构上同时具有氮氧自由基和酚羟基或氮氧自由基和胺基的新型抗氧剂。新型抗氧剂在充分利用酚类或苯胺类化合物抗氧化性的基础上，进一步发挥氮氧自由基快速捕捉高分子材料老化时产生的碳链自由基的能力，从而达到高效延缓和终止高分子材料老化进程的优异效果。同时，氮氧自由基与碳链自由基结合所形成的烷氧基胺共价键将新型抗氧剂通过化学键结合在高分子长链上，有效阻止新型抗氧剂分子从高分子材料中迁出，提高了抗氧剂的耐迁移性和耐挥发性，延长抗氧剂在高分子材料的使用寿命，也使加入新型抗氧剂的高分子材料在应用中更加安全可靠。

本发明技术方案如下：

一种高效、耐迁移抗氧剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氮氧自由基化合物与酚类或苯胺类抗氧剂进行化学反应；