【刷新】三種抗氧化劑詳解

更新於2026年6月 · 由南京威爾特化工技術團隊審核

塑膠抗氧化劑是一種添加劑，它能阻止氧化反應，防止聚合物變脆、變黃或強度降低。選擇合適的塑膠抗氧化劑並非要死背一堆商品名，而是要了解其三大作用。這類聚合物添加劑都可歸為以下三類之一：清除自由基、分解氫過氧化物，或兩者協同作用。掌握了這些，你就能選到合適的抗氧化劑。 受阻酚（例如亞磷酸鹽或預混物）而無需猜測。

塑膠氧化與抗氧化劑的作用

聚烯烴，例如聚丙烯 (PP) 和聚乙烯 (PE)，具有許多優點：價格相對低、密度低且韌性良好。然而，它們最大的缺點在於其主鏈僅由碳原子和氫原子構成，並且極易與環境（尤其是氧氣）反應。例如，在擠出成型的典型溫度下，熱和機械剪切會導致氫解離，產生自由基。這些自由基與附近的氧分子結合，形成過氧自由基，進而從鄰近的聚合物鏈中奪取氫原子。過氧自由基最終形成氫過氧化物，氫過氧化物隨後透過自身解離形成更多的自由基和氧分子，重複上述過程。這種自我增強的鍊式反應循環稱為自氧化。由於自氧化在較高溫度下呈指數級增強，它會破壞聚合物鏈，降低分子量，增加熔體流動性，最終導致變色、拉伸強度和伸長率下降以及脆性增加。

抗氧化劑能夠阻止這些自氧化反應。廣義上講，抗氧化劑是塑膠添加劑或穩定劑，以微量添加，防止聚合物在暴露於氧氣時降解並喪失其功能。抗氧化劑保護塑膠免受聚合物氧化的影響，這種氧化即使在合成之後，甚至在聚合物部件用於實際應用時熔化之後，仍然會繼續發生。這些影響——材料物理性能的喪失——發生在部件本身出現任何可觀察到的物理變化之前很久。材料降解是透過熱氧化進行的；根據… ScienceDirect在一篇被廣泛引用的調查中，該期刊的編輯總結了各種塑膠中材料添加劑的功能。由於降解從原生樹脂熔化的那一刻起就開始發生，因此需要穩定劑。所以，塑膠中的抗氧化劑添加劑必須能夠承受塑膠在熔融加工階段短短幾分鐘內以及最終應用階段長達數年的嚴苛條件。沒有一種抗氧化劑分子能夠同時很好地應對這兩個階段——這就是不同類型抗氧化劑發揮作用的地方。在Wellt，我們遵循一項原則：聚合物抗氧化劑是保護聚合物的穩定劑。添加抗氧化劑是因為聚合物的氧化——一種從聚合開始並隨溫度升高而加速的自由基鍊式反應——會在部件外觀損壞之前很久就悄悄侵蝕其機械性能和最終用途價值。

第一類：初級抗氧化劑（受阻酚）

初級抗氧化劑是自由基清除劑，也稱為鏈終止抗氧化劑。其主要化學成分是空間位阻較大的酚類化合物，這種分子的龐大叔丁基取代基能夠屏蔽一個活性極高的羥基。此羥基可以提供過氧自由基氫原子，將活性極強的自由基轉化為穩定的分子，從而終止一個鏈生長步驟。正是這種空間位阻效應發揮了關鍵作用：它減緩了酚類化合物自身的氧化，使其能夠存活足夠長的時間，並持續提供氫原子長達數年。這就是為什麼空間位阻較大的酚類化合物是長期熱穩定性的基礎。如果選擇了錯誤的初級抗氧化劑，零件可能會提前數年失效，因為一旦酚類化合物被消耗殆盡，鍊式反應就會不受控制地持續進行——保持殘餘酚類化合物的含量高於約0.05%是防止這種情況發生的關鍵。

什麼是受阻酚類抗氧化劑？

受阻酚類抗氧化劑是指含有一個或多個酚羥基的抗氧化劑，但其羥基鄰位被大量取代，因此這類抗氧化劑是非常高效且穩定的氫原子供體。實際上，兩種主要的受阻酚類抗氧化劑是： Irganox 1010，一種高分子量受阻酚以及 低分子量Irganox 1076.

權衡很簡單：Irganox 1010 的高分子量使其揮發性低，在熱加工過程中不易損失，但它不太容易遷移到薄膜中，而 Irganox 1076 則更容易分散和遷移。

一個值得摒棄的誤解是，高分子量意味著添加劑永遠不會從零件中逸出。一項經過同行評審的研究表明， 20 種食品接觸塑膠材料中的抗氧化劑（PMC，2024） 研究發現，Irganox 1010 是脂肪模擬物測試中遷移量最大的抗氧化劑（0.29 mg/kg），其次是 Irganox 1076 和 Irgafos 168。高分子量可以最大限度地減少揮發，從而降低但不能完全消除其在脂肪模擬物中的遷移——而這種遷移存在一個監管閾值，買家需要考慮。較小的酚類化合物，例如丁基羥基甲苯 (BHT)，適用於較不極端的應用，但在使用壽命較長的應用中揮發過快。酚類化合物的另一個缺點是：它們用於抵抗熱/氧化分解，而不是紫外線輻射，而紫外線輻射需要光穩定劑才能發揮作用。胺類化合物（另一類主要抗氧化劑）也能抵抗熱/氧化，但會導致泛黃/染色，主要用於高強度應用和橡膠製品。

「在生產車間，苯酚是你未來十年的保障，而不是未來十分鐘的保障。那些把泛黃歸咎於‘苯酚不足’的人，通常是因為在加工過程中亞磷酸鹽用量不足。”

第二類：二級抗氧化劑（亞磷酸酯和硫酯）

【刷新】Irgafos 168：用途、優點和規格作者：阿德里亞
2025 年 9 月 23 日

二級抗氧化劑的作用機制恰恰相反：它們不是捕獲自由基，而是去除自由基留下的氫過氧化物，將其分解成穩定的產物，防止其分裂成兩個全新的自由基。如同巴斯夫公司對這類化學反應的描述，亞磷酸酯和硫酯類化合物與氫過氧化物反應生成非自由基產物。這類化合物分為兩個亞類，混淆它們是常見的選型錯誤。如果二級抗氧化劑選錯，零件在高溫擠出過程中會發生泛黃——韋爾特在汽車和包裝材料中經常遇到這種代價高昂的問題，尤其是在溫度高於250°C的應用中。

亞磷酸酯類抗氧化劑在擠壓過程中扮演什麼角色？

擠出過程中 亞磷酸酯抗氧化劑，Irgafos 168它承擔了大部分「前線戰鬥」的工作——它分解在熱和剪切作用下形成的氫過氧化物——這一過程賦予熔體流動穩定性，並防止泛黃，從而避免了亮白部件的損壞。

當然，需要注意的是，亞磷酸鹽的儲存方式很重要。因為它們在潮濕條件下會發生水解（曼徹斯特城市大學關於亞磷酸鹽水解的研究 這表明，協同混合物和耐水解等級的存在正是因為亞磷酸鹽原料在儲存過程中容易分解，因此應保持密封乾燥，或選擇水解穩定的等級。對於需要在高溫下保持性能穩定的產品， 硫酯（硫酯）抗氧化劑，例如DLTDP和DSTDP 亞磷酸鹽失效後，它們會接替其作用。一類相關的輔助劑是金屬鈍化劑，用於絡合電線電纜配方中常見的催化金屬離子（如銅等）。

第 3 類：協同體系（混合物和共穩定）

第三種是特意組合的系統，即前兩種系統的組合。實際上，大多數工廠都採購這類系統。由於伯酚和仲亞磷酸酯在聚合物生命週期的不同階段提供保護（首先是在加工過程中承受高溫和剪切力，然後在服役過程中承受更緩慢的降解），因此，能夠同時覆蓋這兩個階段的系統具有顯著優勢。協同效應已被證實：在現場測試中，受阻酚/亞磷酸酯協同作用的穩定劑組合使聚烯烴管道的氧化誘導時間 (OIT) 提高了 40% 以上，遠超單獨使用各組分系統的性能。這正是抗氧化劑系統中「1+1>2」的實際應用。

目前為止最受歡迎的即用型抗氧化劑系統是 Irganox B215，是 Irganox 1010 和 Irgafos 168 的 1:2 混合物。作為這些產品的製造商 複方抗氧化劑混合物我們最好的建議是，如果您沒有充分的理由將兩種成分分開添加，請使用我們預混的增效劑系統；它們可以消除稱重誤差，保證固定比例，並以單一顆粒的形式分散。只有在非常特殊的應用情況下，才有可能偏離標準的 1:2 比例。關鍵在於劑量控制：輔助添加劑過少會導致加工過程中顏色損失；超過 0.3% 左右，添加劑可能會滲出或泛白——Wellt 在混合複合配方時會權衡這些利弊。

根據聚合物和應用選擇合適的抗氧化劑類型

選擇合適的抗氧化劑類型取決於兩個變數：加工溫度和所需使用壽命。對於大多數聚烯烴，建議先使用 0.05%–0.2% 的苯酚-亞磷酸酯混合物；高溫應用時可添加硫酯，電線電纜應用時則需添加金屬鈍化劑。選擇抗氧化劑的關鍵在於兩個問題：加工溫度是多少？零件需要使用多久？下方的聚合物-抗氧化劑類型選擇器—我們的 10-樹脂抗氧化劑圖 — 建議使用入門級包裝。裝藥量是根據行業慣例總結的，僅供參考；實際裝藥量會因聚合物的具體等級、製程和最終零件的幾何形狀而異。

工作範例：假設您需要配製 1,000 公斤用於通用模塑的聚丙烯 (PP)，並選擇使用 B215 型協同抗氧化劑，總添加劑濃度為 0.1%。這意味著每批次需要 1,000 公斤 * 0.001 = 1 公斤的混合物。這 1 公斤混合物中大約含有 0.033% 的 Irganox 1010 和 0.067% 的 Irgafos 168，比例為 1:2。如果零件在使用過程中需要耐熱性，例如汽車引擎蓋下的卡扣，您可以將 Irgafos 168 的濃度提高到 0.2% 到 0.3% 之間，用硫酯取代部分亞磷酸酯以提高耐熱性。抗氧化劑通常以…的形式添加。 抗氧化劑母料或作為塑膠抗氧化劑包裝的一部分 因此，少量藥物能夠均勻分散在樹脂中。

作為一類抗氧化劑，塑膠添加劑在多個領域提供隔熱保護。這些用於建築和包裝產品的抗氧化添加劑還能穩定有機基材，例如醫療器械用塑膠、合成纖維、聚氨酯泡沫以及建築型材。亞磷酸鹽在提高加工穩定性方面最為有效，有助於加工商加工和保護聚乙烯和聚丙烯等聚合物，而酚類則可在塑膠的整個使用壽命期間保護成品塑膠。某些塑膠添加劑過量使用時會發生遷移（泛白），因此目標是在保證零件免受高溫氧化的前提下盡可能減少用量——大多數塑膠零件所需的抗氧化劑含量極低，遠低於1%。

📐 工程筆記

探索必備的 Ultranox™ 626 抗氧化劑：您的 2024 年完整指南作者：阿德里亞
2025 年 9 月 23 日

若使用聚丙烯纖維或膠帶，抗氧化劑總用量應控制在0.1%以下，並使用亞磷酸酯類抗氧化劑；過量添加酚類抗氧化劑會導致塑膠在高濃度燃燒氣體環境下出現粉紅色/變色，尤其是在產品需要儲存並可能接觸天然氣燃燒產生的氣體等應用中。您可以使用差示掃描量熱法（DSC）在我們實驗室根據ASTM D3895標準快速測試各種抗氧化劑的氧化性能。

常見的選拔錯誤（來自實地經驗）

抗氧化劑出現問題或抱怨的三大主要原因是：1- 過度使用，2- 亞磷酸鹽殘留過多，以及 3- 亞磷酸鹽水解。

• 添加量過高－添加到塑膠中的抗氧化劑含量過高並不會帶來相應的性能提升，反而可能導致泛白，使零件外觀暗淡，並可能損壞模具中的板材和用於加工零件的設備。
• 將輔助抗氧化劑（亞磷酸酯）視為可選——許多加工商認為，為了降低成本，他們的化合物中不需要使用亞磷酸酯，而且塑膠零件所需的整體保護作用，通常只依賴一種抗氧化劑。為了在加工過程中保護產品，如果省略亞磷酸酯抗氧化劑，擠出過程中可能會出現嚴重的顏色損失，因為它們可以作為加工助劑，在擠出過程中保護產品的顏色和透明度。
• 亞磷酸鹽的儲存和處理：許多化合物的庫存中都含有開放的亞磷酸鹽容器，這會導致亞磷酸鹽在受潮時發生水解。請使用密封乾燥的儲存方式，或購買耐水解等級的亞磷酸鹽。

例如，一家塑膠回收商分兩步驟對廢棄舊聚丙烯（PP）進行再擠出，導致熔體流動性增加，零件呈灰色；添加約0.2%的增效抗氧化劑混合物後，再生產品的熔體流動性和機械性能恢復到原有水準。這是在約230°C下處理聚丙烯再生料的生產回收線上的常規修復方法。反覆的加熱過程會導致添加劑的流失和遷移。 塑膠添加劑方面的記錄.

監理與回收展望：正在發生哪些變化

塑膠產業最大的變化——並非新的化學技術，而是法規、永續性和循環經濟：這些因素正促使更多再生材料的使用，從而影響塑膠加工商為其產品選擇的添加劑類型。在美國生產的食品接觸材料應使用經認證的等級材料配製而成。 21 CFR 178.2010，FDA 聚合物抗氧化劑和穩定劑清單歐盟法規 10/2011 中也有相應的規定。雖然像 Irganox 1010 和 Irgafos 168 這樣的常見抗氧化劑已列入這些資料庫，但該法規要求符合遷移限值——因此，在選擇抗氧化劑時，先前的遷移資料至關重要，並且適用於 2026 年。

回收利用是更好的選擇。塑膠在機械回收過程中，並非完全不含原有的抗氧化劑，而是會消耗掉這些抗氧化劑：每一次加工都會增加額外的熱負荷，從而消耗掉一部分穩定劑。 關於回收食品包裝的塑膠說明標準的機械回收不會修復原有的抗氧化劑，而是將其保留在原位，因此回收商必須添加新的穩定劑來重建熔體穩定性。經合組織2026年的報告指出… 再生塑膠化學成分驗證 同樣，歐盟EN 15343可追溯性標準也與食品接觸用再生材料含量掛鉤。如果您計劃在2026年開展一個使用再生材料的項目，請務必將高劑量增效劑的成本計入預算，並在最終確定配方前仔細核查當地的食品接觸合規性。 （不同研究機構對2025年塑膠抗氧化劑市場規模的預測差異巨大，大約在2.6億美元到5.9億美元之間，因此在規劃時，請將這些主要數據作為參考，而非最終結果。）

這裡的風險切實存在且代價高昂：如果指定了不符合標準的等級，2026 年食品接觸計畫在認證後期可能無法通過遷移測試——這是一個代價慘重的錯誤。由於機械回收會增加反覆的高溫加熱歷史，回收商必須重新穩定材料，以防止熱降解和氧化降解；Wellt 公司為包裝、建築、汽車和醫療應用領域配製再生級包裝，這些包裝必須符合 21 CFR 178.2010 和 EU EN 15343 標準。隨著這類抗氧化劑（塑膠產業添加劑，應用範圍日益廣泛）逐漸轉向再生材料，那些採用經過驗證的合規抗氧化劑體系來加工和保護樹脂的產品才能通過審核。

常見問題