橡胶抗氧剂通过多种机制防止橡胶老化,主要包括以下作用路径:
1. 自由基终止:橡胶在加工或使用过程中,受氧、热、机械应力等作用产生自由基,进而引发链式氧化反应。胺类、酚类抗氧剂作为链终止剂,其分子结构中活泼的氢原子可与橡胶氧化产生的自由基(如ROO·、R·)结合,将自由基转化为稳定的化合物,从而中断氧化链反应,减缓橡胶降解。
2. 过氧化物分解:氧化过程中产生的氢过氧化物(ROOH)会进一步分解产生新的自由基,加速橡胶老化。亚磷酸酯类、硫酯类抗氧剂作为过氧化物分解剂,能与ROOH反应,将其转化为稳定的醇或醚类化合物,阻止过氧化物分解产生自由基,切断氧化反应循环。
3. 金属离子钝化:微量金属离子(如铜、锰)会催化橡胶的氧化反应。金属离子螯合剂型抗氧剂可与金属离子结合,形成稳定的络合物,降低金属离子的催化活性。
4. 协同增效:不同类型抗氧剂常复配使用,发挥协同效应。例如,链终止剂快速捕获自由基,过氧化物分解剂消除过氧化物,两者结合可在多个环节阻断氧化反应,显著提升橡胶的抗氧化性能,延长使用寿命。