一種高分子材料防老化的方法
2023-06-23 23:31:31
專利名稱：一種高分子材料防老化的方法
技術領域：
本發明涉及高分子材料製備方法，尤其是涉及一種高分子材料防老化的方法。
背景技術：
高分子材料具有質輕、比強度高、抗腐蝕性、加工性能好、絕緣性能優良以及可設計性強等優點，其工業在短短幾十年間取得了驚人的進展，在各個領域都獲得了廣泛的應用，被廣泛應用於農業、建築、汽車、交通、電工等各個領域。然而相對於陶瓷材料和金屬材料等其它傳統材料，高分子材料的性能易隨環境因素而變化，因而高分子材料的防老化是制約高分子材料應用的重大問題。研究表明，引起高分子材料老化的主要因素可以分為內在因素和外在因素兩個方面。內在因素主要有高聚物本身的化學結構、聚集態結構和配方等；引起高分子材料老化的外在因素中，光、氧、熱和溼氣是引起高分子材料老化的重要因素。研究表明，高分子材料在光、熱和氧或其共同作用下老化是一個自動催化過程，主要是按照自由基反應歷程進行。針對引起高分子材料老化的主要因素和老化機理，在高分子工業中很多方法被用來提高高分子材料的耐久性。目前，改進高分子材料抗老化性能的方法主要有化學法和物理法，化學法主要是通過改進共聚物的化學結構，引進含有穩定基團的結構，如採用含有抗氧劑的乙烯基基團進行共聚改性來提高高分子材料的防老化性能；物理法則主要是通過加入各種提高耐老化性能的添加劑，如抗氧劑和光穩定劑等，或者在高分子材料表面塗層等來改善高分子材料的耐老化性能。其中加入抗氧劑和光穩定劑是高分子材料防老化中最通用、最方便和最經濟的方法，然而這些傳統的高分子防老劑往往具有一定的毒性，對高分子材料和環境具有較大的影響，特別是對於食品級的高分子材料，因此尋求高效低毒的高分子材料防老劑一直是高分子工業的重要問題。植物多酚又名植物單寧，是一類廣泛存在於植物體內的植物次生代謝物質，具有多元酚結構，主要存在於植物皮、根、葉、果中，在植物中的含量僅次於纖維素、半纖維素和木質素。近年來，植物多酚與蛋白質、多糖、生物鹼、微生物、酶、金屬離子的反應及抗氧化、 捕捉自由基、衍生化反應等一系列行為被揭示，其在醫學、保健、食品、日用化學品等領域的廣泛應用愈來愈被關注。從來源看，植物多酚主要有茶多酚、葡萄多酚、蘋果多酚、橄欖多酚、綠藻多酚、松樹皮多酚等。植物多酚最初主要是被用於製革鞣劑，隨著近代科學的發展，植物多酚與蛋白質、 多糖、生物鹼、微生物、酶、金屬離子的反應及抗氧化、捕捉自由基、衍生化反應等一系列科學問題逐漸被揭示，其應用也逐漸廣泛。目前植物多酚的應用主要集中於醫藥、食品、日用化學品、水處理、製革工業、木材工業等領域。例如在製革工業中，公開號CN1487095中公開了一種植物多酚還原的鉻-鋁鞣劑及其製備方法。在醫藥領域，公開號CN1520308中公開了一種天然植物多酚藥物新應用，即天然植物多酚用於製備藥物和保健品抗朊病毒以及治療或預防朊病毒所致海綿狀腦病，尤其是治療和/或預防狂牛症、羊瘙癢病、克雅氏病和新變異型克雅氏病的藥物新應用。在日用化妝品領域，公開號CN101401779中報導了植物多酚在化妝品中的應用，所述化妝品組合物主要含有複合植物多酚提取物、蜂蜜提取物、磷脂、 油和水等，具有非常好的抗氧化性，易與皮膚細胞膜融合，能改善皮膚老化，解決皮膚暗黃、 粗糙、色斑沉積、乾燥、皺紋等多種問題。在水處理中，公開號CN101912765A中提供了一種用於淨化富含植物多酚水體吸附劑的製備方法，解決了現有水處理工藝對富含植物多酚水體除汙染效果差、成本高的問題。近來植物多酚還被廣泛用作抑菌劑，例如公開號CN192299 中公開了一種植物多酚抑菌劑，它是將樹皮的提取物一植物單寧通過過氧化氫氧化降解後，製備成粉狀產品，即得到植物多酚抑菌劑；公開號CN1957697中公開了一種植物多酚復配抑菌劑及其製備方法；而公開號CN1468916中提供了植物多酚的一種新用途，將植物多酚類化合物作為揮發性有機物捕捉劑的應用和在製備室內有害氣體吸附劑中的應用。迄今為止，沒有文獻報導植物多酚在高分子材料防老化領域中的應用。植物多酚是一類從植物中提取天然物質，環保無毒，不會對高分子材料和環境有不良影響。
發明內容
針對背景技術中高分子材料防老劑毒性 較大、不環保的問題，本發明的目的在於提供安全、環保的一種高分子材料防老化的方法。高分子材料在光、熱和氧或其共同作用下老化是一個自動催化過程，主要是按照自由基反應歷程進行，而植物多酚的多酚羥基結構和多苯環結構賦予其高還原性，由於植物多酚是一種強的抗氧化劑和高效的自由基捕捉劑，因此將植物多酚分散於高分子材料基體中，利用植物多酚高效捕捉自由基的特點可以有效的捕捉高分子材料在光、熱和氧或其共同作用下產生的自由基，從而可以有效的延緩高分子材料的老化過程。本發明解決技術問題採用的技術方案是
將植物多酚作為自由基捕捉劑加入到高分子材料中，植物多酚在高分子材料中的質量含量為0. 1-10%。所述的植物多酚是指植物中所含與單寧有生源關係的一類化合物的總稱，分別為含水解單寧及其衍生化合物的聚沒食子酸酯類和含縮合單寧及其衍生化合物的聚黃烷醇類。水解單寧分子內具有酯鍵，通常是以一個多元醇為核心，通過酯鍵與多個酚羧酸相連接而成，在酸、鹼、酶的作用下不穩定，易於水解。縮合單寧是黃烷醇的聚合物，分子中的芳香環均以C-C鍵相連，不易水解，在強酸性條件下縮合成不溶於水的物質。所述的植物多酚從來源看，包括茶多酚、葡萄多酚、蘋果多酚、可可多酚橄欖多酚、 綠藻多酚和松樹皮多酚。所述的高分子材料為天然高分子材料和合成高分子材料。所述的高分子材料在形態看，為塑料、橡膠、合成纖維和塗料。本發明將植物多酚應用於高分子材料改善其防老化性能，具有以下特點
(1)傳統的高分子防老劑往往具有一定的毒性，對高分子材料和環境具有較大的影響， 而植物多酚則是一類從植物中提取天然物質，環保無毒，不會對高分子材料和環境有不良影響，這對高分子材料特別是食品級的高分子材料的防老化具有重要意義。(2)本發明將植物多酚作為自由基捕捉劑加入高分子材料，改善高分子材料的熱穩定性、熱氧穩定性、光穩定性、光陽穩定性等老化性能，延長高分子材料的使用壽命。使用時只需通過傳統加工設備混入高分子材料中，無需特殊的工藝處理。(3)植物多酚由於其自身獨特的物理化學性質，其在高效改善高分子材料防老化性能的同時，還會賦予高分子材料其它一些功能，如抗菌性能等。植物多酚是存在於自然界中的一種儲量極為豐富的可再生、可持續利用的自然資源，本發明為植物多酚的應用開闢了一個新的領域，也為高分子材料的防老化提出了新的方法。
圖1是氮氣保護聚丙烯/茶多酚體系的熱失重曲線。圖2是空氣氛圍聚丙烯/茶多酚體系的熱失重曲線。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明作進一步說明。實施例1
將10克茶多酚與1000克聚丙烯用雙螺杆擠出造粒，然後將擠出的粒料進行熱重分析 (升溫速率為5°c /min)，將加茶多酚的聚丙烯試樣與聚丙烯試樣在氮氣保護和空氣氛圍中的熱重曲線如圖1和圖2所示。從圖中可以看到，茶多酚作為熱穩定劑和熱氧穩定劑對聚丙烯的防老化具有非常顯著的效果，在加入茶多酚後，聚丙烯在氮氣中的熱穩定性和空氣中的熱氧穩定性都顯著提高，其5%失重溫度分別提高了大約34°C和38°C，說明茶多酚是聚丙烯非常有效的熱穩定劑和熱氧穩定劑。實施例2
將天然橡膠按照表1中述配方在開煉機上混煉，然後在平板硫化機上硫化(硫化溫度為143°C )，耐熱空氣老化性能按GB/T3512-1983標準進行測試，老化溫度為90°C，時間分別為12天、24天和48天。配方1和配方2在老化前後的力學性能如下表2所示，從表2可以看到，在天然橡膠中加入松樹皮多酚後，天然橡膠的耐老化性能顯著改善，說明松樹皮多酚對於天然橡膠是一種高效的防老劑。表1天然橡膠配方表
權利要求
1.一種高分子材料的防老化方法，其特徵在於將植物多酚作為自由基捕捉劑加入到高分子材料中，植物多酚在高分子材料中的質量含量為0.1-10%。
2.根據權利要求1所述的一種高分子材料的防老化方法，其特徵在於所述的植物多酚是指植物中所含與單寧有生源關係的一類化合物的總稱，分別為含水解單寧及其衍生化合物的聚沒食子酸酯類和含縮合單寧及其衍生化合物的聚黃烷醇類。
3.根據權利要求1所述的一種高分子材料的防老化方法，其特徵在於所述的植物多酚從來源看，包括茶多酚、葡萄多酚、蘋果多酚、可可多酚橄欖多酚、綠藻多酚和松樹皮多酚。
4.根據權利要求1所述的一種高分子材料的防老化方法，其特徵在於所述的高分子材料為天然高分子材料和合成高分子材料。
5.根據權利要求1所述的一種高分子材料的防老化方法，其特徵在於所述的高分子材料在形態看，為塑料、橡膠、合成纖維和塗料。
全文摘要
本發明公開了一種高分子材料的防老化方法。將植物多酚作為自由基捕捉劑加入到高分子材料中，植物多酚在高分子材料中的質量含量為0.1-10％。它是將植物多酚作為自由基捕捉劑加入到高分子材料中，提高高分子材料的熱穩定性、熱氧穩定性、光穩定性、光氧穩定性等老化性能，延長高分子材料的使用壽命。植物多酚具有天然、來源廣泛、高效、無毒等諸多優點，使用時只需通過傳統加工設備混入高分子材料中，無需特殊的工藝處理。本發明為植物多酚的應用開闢了一個新的領域，也為高分子材料的防老化提出了新的方法。
文檔編號C08K5/13GK102153779SQ20111005218
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月4日 優先權日2011年3月4日
發明者傅雅琴, 杜明亮, 王瑾 申請人:浙江理工大學