Antioxidantien sind Substanzen, die den Oxidations- oder Autooxidationsprozess von Polymeren oder Gummi verzögern oder verhindern können. Sie wirken, indem sie die Oxidation des Materials verlangsamen oder hemmen, wodurch sie die Alterung verhindern und die Lebensdauer des Polymers oder Gummis verlängern.
Bei der Herstellung von Gummi- und Kunststoffprodukten kann es zu Oxidation kommen, wenn hochtemperierte Gegenstände der Luft ausgesetzt werden. Dies führt zu Verblassen und Sprödigkeit und beeinträchtigt letztlich die Produktqualität. Durch Zugabe von Antioxidantien kann die Oxidation bei hohen Temperaturen gemildert und die Farbintegrität bewahrt werden. Darüber hinaus oxidiert das Material während der Verwendung und Lagerung des Produkts durch den Kontakt mit Sauerstoff, Feuchtigkeit und sauren Gasen in der Luft allmählich, was zu verminderten mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit führt und somit die Produktleistung beeinträchtigt. Antioxidantien wirken kontinuierlich, indem sie den Oxidationsprozess behindern und so die Produktlebensdauer verlängern.
Verständnis des Oxidationsreaktionsprinzips und der antioxidativen Funktionalität
Der thermische Oxidationsprozess organischer Verbindungen umfasst eine Reihe von Kettenreaktionen freier Radikale, bei denen die chemischen Bindungen innerhalb organischer Moleküle durch Hitze-, Licht- oder Sauerstoffeinwirkung aufgebrochen werden und aktive freie Radikale und Hydroperoxide entstehen. Hydroperoxide zersetzen sich anschließend und erzeugen Kohlenwasserstoff-Sauerstoffradikale und Hydroxylradikale. Diese freien Radikale lösen weitere Kettenreaktionen aus, die zu erheblichen Struktur- und Eigenschaftsänderungen in organischen Verbindungen führen.
Antioxidantien wirken, indem sie entweder neu gebildete Radikale neutralisieren oder die Zersetzung von Hydroperoxiden erleichtern und so die Kettenreaktion unterbrechen. Verbindungen, die freie Radikale neutralisieren können, wie aromatische Amine und gehinderte Phenole und deren Derivate, werden als primäre Antioxidantien bezeichnet. Organische Verbindungen, die Phosphor und Schwefel enthalten und Hydroperoxide zersetzen können, werden als Hilfsantioxidantien bezeichnet.