一、核心作用：辅助抗氧剂

在聚合物稳定化体系中，抗氧剂通常分为两类：

1. 主抗氧剂：通常是受阻酚类或芳香胺类，主要功能是捕获自由基，中断聚合物氧化的自动催化链式反应。

2. 辅助抗氧剂：通常是亚磷酸酯、膦酸酯或硫代酯类，主要功能是分解氢过氧化物，使其生成稳定的醇类，从而阻止氢过氧化物分解产生新的自由基。

硬脂基仲胺在这里扮演的角色更接近于一种具有特殊功能的辅助抗氧剂，但其机理与传统的辅助抗氧剂不同。

二、作用机理

硬脂基仲胺的核心抗氧机理是其分子中的 仲胺基团。

• 分解氢过氧化物：这是其最主要的功能。聚合物在加工和使用过程中，受热、氧、剪切力作用会产生不稳定的氢过氧化物，这些氢过氧化物会分解成高活性的烷氧自由基和羟基自由基，加速聚合物降解。硬脂基仲胺能与这些氢过氧化物反应，将其还原成稳定的醇，自身被氧化。

  • ROOH + R‘₂NH → ROH + R’₂NOH

• 金属离子钝化剂：微量的过渡金属离子是聚合物氧化的强效催化剂。硬脂基仲胺的氮原子上的孤对电子能够与这些金属离子发生络合，使其失活，从而减缓金属离子催化的氧化反应。这一特性在某些含有催化剂残留（如Ziegler-Natta催化剂）或与金属接触的应用中尤为重要。

• 协同效应：当与主抗氧剂配合使用时，硬脂基仲胺能显著提升整体的抗氧化效果。它通过分解氢过氧化物，减少了主抗氧剂的消耗，使主抗氧剂能更专注于捕获自由基，从而延长了聚合物材料的使用寿命。

三、在各聚合物行业中的具体应用

1. 在聚丙烯中的应用

PP是对氧化非常敏感的聚合物，尤其在高温加工（如注塑、挤出）时。

• 应用：在PP的加工稳定化和长期热稳定化配方中，硬脂基仲胺常与主抗氧剂协同使用。

• 优点：

  • 高效的热稳定性：特别适用于需要长期耐热老化的PP制品。

  • 低挥发性：其长链烷基结构使其分子量较大，在加工高温下不易挥发，损失少。

  • 优异的颜色稳定性：相比于某些会引发严重泛黄的芳香胺类抗氧剂，硬脂基仲胺引起的着色较轻。

• 典型用量：0.05% - 0.3%。

2. 在聚乙烯中的应用

PE的抗氧化需求与PP类似，但普遍认为其抗氧化性稍好于PP。

• 应用：广泛用于各种PE制品，如管材、电缆料、薄膜等，提供加工和长期热氧稳定保护。

• 在电缆料中的特殊价值：由于硬脂基仲胺具有金属钝化功能，它在聚乙烯电缆绝缘料和护套料中尤其重要。它可以钝化铜导体因微量迁移而释放的铜离子，防止“铜害”导致的聚乙烯过早脆化开裂，这是其一个非常关键的应用。

• 典型用量：0.05% - 0.2%。

3. 在聚氨酯中的应用

在聚氨酯领域，硬脂基仲胺的应用更具特色。

• 应用：

  • 软质聚氨酯泡沫：在聚醚多元醇的生产过程中，硬脂基仲胺可以作为稳定剂添加，防止多元醇在储存和运输过程中氧化。在泡沫生产时，它也能提供热氧稳定作用。

  • 硬质聚氨酯泡沫：同样作为辅助抗氧剂，提高泡沫的长期热稳定性。

  • 聚氨酯弹性体和涂料：防止制品在高温环境下使用变脆、性能下降。

• 特殊优势——阻燃协同效应：这是硬脂基仲胺在聚氨酯中的一个显著优点。当与含磷阻燃剂或卤系阻燃剂配合使用时，它能产生显著的协同阻燃效果，有助于提高材料的极限氧指数。其机理可能是在燃烧过程中促进了致密炭层的形成，起到了隔绝作用。

四、优点与局限性

优点：

1. 多功能性：集分解氢过氧化物、金属离子钝化于一身。

2. 优异的协同效应：与酚类、磷类抗氧剂配合使用效果佳。

3. 热稳定性好，低挥发性：适合高温加工。

4. 在聚氨酯中具有阻燃协同作用：这是其独特价值。

5. 良好的相容性：长链烷基结构使其与聚烯烃等非极性聚合物相容性好，不易析出。

局限性：

1. 氮原子上无空间位阻：其仲胺基团不像受阻胺光稳定剂那样有空间位阻，因此自身捕获自由基的能力较弱，不能替代主抗氧剂。

2. 可能引起轻微泛黄：虽然比芳香胺类轻，但其氧化产物仍可能导致聚合物制品出现轻微黄色，因此在对颜色要求极高的应用（如透明或超白制品）中需谨慎使用。

3. 与某些物质的反应性：由于其碱性，可能与配方中其他酸性组分发生反应。

总结

硬脂基仲胺是一种高效、多功能的辅助抗氧剂，通过分解氢过氧化物和钝化金属离子来延缓聚合物的热氧老化。它在聚丙烯、聚乙烯和聚氨酯等领域均有重要应用，尤其在需要长期热稳定性、防止铜害以及协同阻燃的场合表现出色。在配方设计中，它通常作为“团队一员”，与主抗氧剂等其他稳定剂协同工作，共同保障聚合物材料从加工到最终使用的全生命周期性能。