受阻酚类抗氧剂的研究 .pdfVIP

受阻酚类抗氧剂的研究

王朝辉（山东省滨州学院）

抗氧剂是指一些能够抑制或延缓高聚物和其他有机化合物在空气中热

氧化的有机化合物。比如说，维生素E为淡黄色油状物质，在无氧条件下对

热稳定，易溶于大多数有机溶剂，不溶于水，但对氧极为敏感，C6上的羟基易

被氧化，所以它可防止高度不饱和脂肪酸、巯基化合物及维生素A等的氧化，能

消除细胞膜内产生的自由基，而保持生物膜的正常结构功能。塑料、合成纤维

和橡胶等高分子材料都容易发生热氧降解反应，加入抗氧剂可以保护高分

子材料的优良性能，使延长使用寿命。

广义上说，多数弱还原剂都是抗氧化剂，只是根据不同的工业用途选

取合适的。有较高化学、物理稳定性的，或是低毒性的弱还原剂，都可以

巧妙的运用于配方中作为抗氧化剂。

1酚类抗氧剂抗氧化机理

有机化合物的热氧化过程是一系列的自由基链式反应，在热、光或氧

的作用下，有机分子的化学键发生断裂，生成活泼的自由基和氢过氧化物。

氢过氧化物发生分解反应，也生成烃氧自由基和羟基自由基。这些自由基

可以引发一系列的自由基链式反应，导致有机化合物的结构和性质发生根

本变化。抗氧剂的作用是消除刚刚产生的自由基，或者促使氢过氧化物的

分解，阻止链式反应的进行。能消除自由基的抗氧剂有芳香胺和受阻酚等

化合物及其衍生物，称为主抗氧剂；能分解氢过氧化物的抗氧剂有含磷和

含硫的有机化合物，称为辅助抗氧剂。

广义上说，多数弱还原剂都是抗氧化剂，只是根据不同的工业用途选

取合适的。有较高化学、物理稳定性的，或是低毒性的弱还原剂，都可以

巧妙的运用于配方中作为抗氧化剂。例如：柠檬酸是有弱还原性的有机酸，

我们可以将其运用于饮料配方中起着抗氧化剂的作用；食品摆放时间长了

容易氧化变质，可以加入少量抗氧剂来延长它们的储存时间；塑料、合成

纤维和橡胶等高分子材料容易发生热氧降解反应，加入抗氧剂可以保持高

分子材料的优良性能，延长使用寿命。

1

受阻酚是最有效的抗氧剂之一，其结构中含有—OH官能团，比较容易

给出氢原子，即通过质子给予作用，从而破坏自由基自动氧化链反应：

Ar-OH+ROO·ROOH+Ar-O·

此过程生成的芳氧自由基比较稳定，兼具捕获活性自由基的能力，进

而还可以终止第二个动力学链：Ar-O·+ROO·ROO-O-Ar(非自由基

产物)包括醌类在内的中间产物，并对防止高分子的热氧老化也有重要意

义。

受阻酚类抗氧剂的抗氧效率，与其本身的分子结构有密切关系。单酚

类抗氧剂的通式为：

2

在羟基的邻、对位引入斥电子基团，抗氧化效率显著增大；而引入吸

电子基团，抗氧化性能则降低。另外，当R1、R2为较大体积的取代基时，

有利于保护酚羟基不被氧化消耗和减少电荷转移的络合作用、提高其抗氧

效率。当R3为长链的烷基时，有利于改进相容性，进一步提高受阻酚抗氧

剂的效率。同时提高相对分子质量也是改进受阻酚类抗氧剂热稳定性和效

率的重要手段。其次受阻酚类抗氧剂的抗氧性还与生成的自由基的稳定性

有关。芳氧自由基的稳定性决定于自由基上孤电子的离域程度以及空间阻

碍的大小，所以优良的抗氧剂必须具有合适空间阻碍和很高的电子离域性。

2酚类抗氧剂的分类

2.1单酚型受阻酚抗氧剂

单酚型受阻酚抗氧剂的分子中只有一个受阻酚单元，不变色、不污染

性，但没有抗臭氧效能，并且相对分子质量小、挥发性和抽出损失比较大，

因此抗老化性能弱。新的单酚类抗氧剂通常在羟基对位上引入烷基长链，

以提高相对分子质量，降低挥发性。这个长链能够起到控制抗氧剂的溶解

性、挥发性和提高抗老化效率。另外，根据羟基邻位R1和R2的结构的异

同，可以将单酚型受阻酚抗氧剂分为对称性受阻酚和半受阻酚。目前市场

上的产品有1222、1076、1135、54、730、BHA、SP、BHT等，同时新单酚

型受阻抗氧剂也不断出现，如PCRBF，2,6-二叔丁基-4(二甲氨甲基)苯酚。

当物质达到纳米尺寸时，其在聚合物中的分散性更高，表现出更加优良的

化学物理性质及热稳定性。XiaoweiGao等将3-(3,5-二叔丁基-