塑料樹脂在合成和后處理過(guò)程，塑料制品在加工和使用過(guò)程，由于熱、氧等因素的作用，塑料高分子會(huì)有不同程度的降解，降解直接對(duì)的樹脂及制品的物理性能、力學(xué)性能、外觀色澤、使用功能等方面產(chǎn)生負(fù)面作用。
使用抗氧劑是有效延緩樹脂及制品降解或熱氧老化的方法之一。抗氧劑的應(yīng)用品種和添加量主要由塑料樹脂的分子結(jié)構(gòu)、聚合工藝、加工條件和制品用途決定。
1．塑料抗氧劑的作用功能與類型
塑料樹脂因分子結(jié)構(gòu)不同，或同分子結(jié)構(gòu)因聚合工藝不同、加工工藝不同、使用環(huán)境和條件不同，自身的熱氧化反應(yīng)速度和抗熱氧化反應(yīng)能力有很大不同。
抗氧劑是添加于塑料樹脂中，有效地抑制或降低塑料大分子的熱氧化反應(yīng)速度，延緩塑料樹脂的熱、氧降解過(guò)程，顯著地提高塑料樹脂的耐熱性能，延長(zhǎng)塑料制品使用壽命，提高塑料制品使用價(jià)值的塑料助劑。
抗氧劑是塑料中應(yīng)用最廣泛的助劑。應(yīng)用最廣泛的內(nèi)容之一，是指在塑料的聚合合成、造粒、儲(chǔ)存、加工、使用及回收再利用的各個(gè)不同階段，均有抗氧劑的應(yīng)用。應(yīng)用最廣泛的內(nèi)容之二，是指當(dāng)今世界上已出現(xiàn)的各種不同分子結(jié)構(gòu)的塑料材料種類，如聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯類聚合物、工程塑料、特種塑料等材料中，應(yīng)用抗氧劑的塑料材料種類最多。
常用的塑料抗氧劑按分子結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理一般分為五類：受阻酚類、亞磷酸酯類、硫代類、復(fù)合類以及受阻胺(HALS)類。
受阻酚抗氧劑是塑料材料的主抗氧劑，其主要作用是與塑料材料中因氧化產(chǎn)生的氧化自由基R·、ROO·反應(yīng)，中斷活性鏈的增長(zhǎng)。受阻酚抗氧劑按分子結(jié)構(gòu)分為單酚、雙酚、多酚、氮雜環(huán)多酚等品種。
亞磷酸酯抗氧劑和含硫抗氧劑同為輔助抗氧劑。輔助抗氧劑的主要作用機(jī)理是把塑料中高活性的氫過(guò)氧化物分解成低活性分子。國(guó)內(nèi)亞磷酸酯抗氧劑生產(chǎn)消費(fèi)量約占國(guó)內(nèi)抗氧劑生產(chǎn)消費(fèi)總量的30%。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的含硫抗氧劑按分子結(jié)構(gòu)可分為硫代酯抗氧劑、硫代雙酚抗氧劑和硫醚型酚三類。
不同類型主、輔抗氧劑，或同一類型不同分子結(jié)構(gòu)的抗氧劑，作用功能和應(yīng)用效果存在差異，
各有所長(zhǎng)又各有所短。復(fù)合抗氧劑由二種或二種以上不同類型或同類型不同品種的抗氧劑復(fù)配而成，在塑料材料中可取長(zhǎng)補(bǔ)短，顯示出協(xié)同效應(yīng)，以最小加入量、最低成本而達(dá)到最佳抗熱氧老化效果。協(xié)同效應(yīng)是指兩種或兩種以上的助劑復(fù)合使用時(shí)，其應(yīng)用效應(yīng)大于每種助劑單獨(dú)使用的效應(yīng)加和，即1+1>2。
2．抗氧劑在高溫生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定作用與選擇
塑料樹脂聚合、后處理或塑料制品加工過(guò)程中，必須要提供足夠的熱量。而熱量又是導(dǎo)致樹脂降解的主要原因之一。
在樹脂聚合過(guò)程或后處理過(guò)程使用抗氧劑，已經(jīng)逐漸得到業(yè)內(nèi)人士的認(rèn)同。
PVC樹脂的降解，是伴隨著樹脂聚合全過(guò)程的，一般選用246、1076、245等受阻酚類抗氧劑、PKY-618等亞磷酸酯抗氧劑，與脂肪酸鋅、環(huán)氧大豆油、JC-ZH21等組成穩(wěn)定體系。其中JC-ZH21是新型氮雜環(huán)化合物，加入量低，可以捕獲自由基，穩(wěn)定作用好，性價(jià)比高。
鈣鋅熱穩(wěn)定劑+復(fù)合抗氧劑(JC-1215)體系，在聚氯乙烯制品加工和使用過(guò)程均具有良好的熱穩(wěn)定和色澤穩(wěn)定作用，復(fù)合抗氧劑在鈣鋅熱穩(wěn)定劑中的重量比例為5%～10%。
ABS、SBS、PS、POM等樹脂的聚合過(guò)程，均使用抗氧劑或組合熱穩(wěn)定體系，如硫代酯抗氧劑DLTP、DSTP、亞磷酸酯抗氧劑PKY-136等。
甲基丙烯酸甲酯PMMA(俗稱有機(jī)玻璃)，具有化學(xué)穩(wěn)定性，加工性能好，光學(xué)性能優(yōu)異的特點(diǎn)。在PMMA合成后期，一般要進(jìn)行高溫處理，脫除樹脂中的可揮發(fā)物。在高溫處理過(guò)程溫度達(dá)到220℃以上時(shí)，部分以鏈自由基歧化終止形成的不飽和PMMA分子鏈的端基開始斷鍵，PMMA聚合物開始降解，力學(xué)性能、透明度下降，樹脂色澤變差。
在PMMA后處理過(guò)程加入抗氧劑，可以有效提高PMMA熱氧穩(wěn)定性，抗氧劑的作用是提高PMMA的起始分解溫度和分解速率最大溫度。受阻酚類抗氧劑可以同時(shí)提高PMMA的起始分解溫度和分解速率最大溫度。亞磷酸酯抗氧劑則只能提高PMMA的起始分解溫度，不能提高PMMA的分解速率最大溫度。
超高分子量聚乙烯纖維(又稱高性能聚乙烯纖維，UHMWPE)具有強(qiáng)度高、模量高、比重低、耐光性強(qiáng)和耐磨度高等特點(diǎn)，同時(shí)具有耐水、耐濕、耐海水和抗霉，耐疲勞性和較長(zhǎng)的撓曲壽命等特點(diǎn)，是世界上比強(qiáng)度最高的商業(yè)化高性能纖維。
超高分子量聚乙烯纖維的生產(chǎn)溫度最高為190℃左右，不算是高溫。但由于熔體粘度高，在擠出機(jī)里的停留時(shí)間約10分鐘，受熱時(shí)間長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)企業(yè)使用常用抗氧劑體系生產(chǎn)時(shí)，樹脂熱降解嚴(yán)重，分子量由400萬(wàn)降低到300萬(wàn)以下，且絲的強(qiáng)度比進(jìn)口絲低15%～20%，外觀泛黃。在使用專用抗氧劑JC-211B體系生產(chǎn)后，分子量無(wú)明顯降低，絲的強(qiáng)度達(dá)到進(jìn)口絲水平，外觀白、亮。
聚丙烯加工，尤其是聚丙烯絲的制造，擠出工藝需求極為嚴(yán)苛，其加工溫度高于200℃。聚丙烯熱裝水泥袋、瀝青袋等需要在60℃左右的溫度下使用一段時(shí)間;夏季露天使用的塑編袋在陽(yáng)光照射下，表面溫度可達(dá)70℃。對(duì)于聚丙烯塑編袋加工，并有耐熱使用要求時(shí)，高效、專用的復(fù)合抗氧劑JC-1225可以提供良好的加工和使用穩(wěn)定性。表1為聚丙烯加入不同抗氧劑的熔融指數(shù)變化，抗氧劑JC-1225的效果優(yōu)于通用抗氧劑2
在樹脂中添加母料生產(chǎn)各類塑料制品，已經(jīng)是塑料加工行業(yè)普遍使用的方法。對(duì)于添加母料進(jìn)行加工、生產(chǎn)的制品來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)母料所用的載體樹脂，在塑料制品生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)再次受熱時(shí)，載體樹脂再次發(fā)生熱降解和機(jī)械降解，進(jìn)而引發(fā)并加速制品在使用過(guò)程的熱、氧、光老化。因此，雖然母料中的載體樹脂在塑料制品中所占比例不大，但其經(jīng)二次或二次以上受熱而引發(fā)并加速老化的問(wèn)題，及對(duì)塑料制品老化性能的影響，應(yīng)引起母料生產(chǎn)企業(yè)和制品加工企業(yè)的重視。在一般情況下，對(duì)于母料生產(chǎn)企業(yè)和使用部分二次料或回收料生產(chǎn)塑料制品的企業(yè)，必須在加工過(guò)程使用受阻酚類和亞磷酸酯類抗氧劑的組合穩(wěn)定體系。