抗氧剂在热熔型道路标线涂料中的应用

0 引 言
常常用于制造路标涂料的树脂有热聚型石油树脂、催化聚合型石油树脂、改性松香树脂等。由于热熔型道路标线涂料在使用时需要加热到200 ℃左右,所以不论使用何种树脂的路标涂料,都会在高温时发生树脂等有机物分解的现象,散发出浓烈程度不一的气味,但是过浓的气味则会影响到工人的健康和污染环境。另外由于树脂的分解不但会影响涂料的流动性、耐候性,而且会影响涂料的密度,从而使涂料的单位面积施工量变高,影响施工成本。本试验将介绍在热熔型道路标线涂料中加入比较适合的抗氧剂来阻止树脂等有机物的高温分解,从而解决涂料中散发气体和提高涂料流动性以及提高涂料耐候性的方法。

1 抗氧剂
抗氧剂是塑料中应用最广泛的助剂。在塑料的聚合合成、造粒、储存、加工各个不同阶段的使用。常用的抗氧剂按分子结构和作用机理一般分为4类:受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代类及复合类。经过大量的试验发现部分抗氧剂还可以很好地应用于树脂等其他有机物质领域,在热熔涂料中加入1010和168抗氧剂能够取得较好的效果。1010和168抗氧剂分子式如下[1]:
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2 添加抗氧剂后的对比性试验(见表1~表4)
根据表2~表4对F—1、F—2、F—3 3个不同配方中添加抗氧剂后的对比性试验发现,对以上3个配方在添加不同含量的抗氧剂后,流动性都随着抗氧剂量的增加在变大,而且流出时间也随之变小,每吨的施工面积也在不断增大,沉降性和软化点随之变小,气味在减轻,同时开裂情况也在减轻。但是当抗氧剂在超过1%时,1 a后却会出现明显的涂层发黄的情况。
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3 抗氧剂的抗氧化机理分析
3.1 有机物的热氧化机理
经过近50 a的研究,包括高分子在内的有机材料的氧化,一般认为是自由基的自氧化、枝化、链反应过程,大气中的氧、环境温度增加和某些金属离子杂质将加速这种氧化反应:
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能抑止或阻缓上述氧化链反应的物质,均可作为抗氧剂来应用[2]。
3.2 抗氧剂的抗氧化机理
氢过氧化物的生成和积聚是有机高分子材料降解最关键的步骤,当一定浓度的氢过氧化物生成后,自由基枝化链的自氧化反应即快速推进。氢过氧化物可按均解和杂解方式分解 :

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由于自由基均解活化能较低(E=176.4 k J/m o1),故在室温下,高分子和有机物的氢过氧化物总是按自由基方式均解,从而引起自由基加速自氧化反应。所以抗氧剂1010、168就是一种使氢过氧化物按离子型机理分解的化合物,通过这种分解作用,从而防止了自由基枝化链自氧化反应。
另外,作为有害杂质的金属离子总是存在于高分子和有机材料中,它们是在合成、加工、包装存放和使用中被引入上述材料中。某些金属离子通过单电子氧化-还原反应,加速了氢过氧化物的自由基方式的分解,从而加速了材料的自氧化反应,特别是变价金属如C u、C o、C r等的存在更易促进材料的自氧化,因此,降低金属离子活性,常有效地用作防护高分子。有机材料氧化:

抗氧剂1010、168的加入可把有害的金属离子络合物化,减少这些离子的催化氧化活性,使高分子有机材料免于氧化[3]。
3.3 协同作用和反协同作用
当两种稳定剂并用时,其稳定效率大于二者的加和性,则称为协同作用;反之,如果观察到的效率比二者加和性小,则称为反协同作用。协同作用能更大地发挥稳定剂的效率,反协同作用则会降低其效率;最有效的协同作用可使稳定剂效率提高10倍。受阻酚(主抗氧剂)和氢过氧化物分解剂(副抗氧剂)的并用是非常有效的协同体系[4]。

4 抗氧剂对涂料性能影响
从抗氧剂的抗氧化机理看出,由于抗氧剂能够很好地防止氢过氧化物的生成,所以树脂高温也不会分解。这样就不会产生有气味的气体,很好地解决了涂料施工污染环境和危害工人健康的情况。再者由于抗氧剂阻止了树脂的高温分解所以相当于增加了涂料中有机物的含量,降低了涂料密度增加了每吨涂料的施工面积,降低了施工成本。另外由于抗氧剂的加入使涂料具有持续性的抗氧化作用,所以可以增加涂层的耐候性。对于热聚合型石油树脂因为其逆反应,使得有机物分解较严重,所以需要用两种具有协同作用的抗氧剂才能较有效地阻止其高温分解。再者在使用抗氧剂时应当注意用量,当抗氧剂过量就不是抗氧剂,是促氧剂,1010被氧化会产生大量黄色醌类有机物,所以有时抗氧剂过量时涂层反而发黄。

5 结 论
(1)抗氧剂在热熔涂料中使用可以显著提高涂料的流动性,从而提高了涂料的实际施工量,从而间接降低了产品成本。
(2)因为抗氧剂的加入可以阻止涂料中有机物的高温分解,所以可以在很大程度上降低涂料中的有气味物质,方便了工人施工,同时防止污染环境。
(3)由于抗氧剂还有防止涂层中有机物被大气中的氧氧化分解的作用,所以抗氧剂在热熔型道路标线涂料中使用可以很好地提高涂层的耐候性和抗开裂等性能。
(4)在使用抗氧剂的同时一定要注意其加入的量一般在0.3%~1% ,同时可以用不同的抗氧化剂搭配使用,这样才能有效地防止有机物的分解但不会影响涂料的其他性能。

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