Системы для стабилизации полимеров в процессе переработки удобно классифицировать следующим образом:
Ø первичные стабилизаторы – антиоксиданты (фенолы с объемными заместителями или ароматические амины);
Ø вторичные стабилизаторы – воздействие на полимер сводится к удалению перекисных радикалов и разложению гидроперекисей при их образовании (соединения серы, и фосфора – сульфиды простые тиоэфиры, фосфиты и фосфонаты);
Ø хелатирующие агенты – дезактивация металлов способствующих деструкции полимера за счет ускорения разложения гидроперекисей с образованием активных радикалов (органические производные фосфинов и фосфитов и азотсодержащие органические соединения, например меламин);
Ø стабилизаторы для галогенсодержащих полимеров – препятствующие термоокислительной, термической деструкции и процессу дегидрогалогенирования (основные соли свинца, слабые основные мыла, карбоксилаты тяжелых металлов, кадмиевые и цинковые мыла и меркаптиды).
Также, известный в настоящее время ассортимент стабилизаторов классифицируют по химическим признакам и техническим свойствам и областям применения.
В основу химической классификации положен тип функциональных групп, играющих основную роль при ингибировании процессов деструкции полимеров. Химическая классификация удобна в области синтеза, изучения свойств, механизма действия и эффективности стабилизаторов, а также при изучении химии и технологии стабилизаторов.
По химическому строению стабилизаторы можно разделить на 7 основных классов:
1. производные ароматических аминов характеризуются наличием в молекуле атома азота, связанного с ароматическим ядром (например, дифениламин );
2. гетероциклические азотсодержащие соединения (например, 2-(2'-гидрокси-5'-метилфенил)бензтриазол );
3. производные тиокарбамида и дитиокарбаминовой кислоты характеризуется наличием группировки (например, дибутилдитиокарбамат цинка );
4. производные фенолов характеризуются наличием в молекуле одной или нескольких пространственно затрудненных гидроксильных групп (например, это одноядерные алкилированные фенолы, замещенные бисфенолы, многоядерные фенолы, о-карбонилзамещенные фенолы 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол);
5. фосфорсодержащие соединения. Важнейшие из них – фосфиты, которые характеризуются наличием атомов фосфора, связанного с группировкой – О – Аr (например, трифенилфосфит );
6. тио (диалкилпропионаты) характеризуются наличием атома серы, связанного с группировкой – СН2 – СН2 – СООR (например, тио(дилаурилпропионат) ).
7. металлсодержащие соединения – различные соли органических и неорганических кислот (например, стеарат кальция), оловоорганические соединения (например, диалкилкарбоксилат олова).
При классификации по областям применения (техническая классификация) можно разделить стабилизаторы на 6 групп. Деление это условно потому, что некоторые соединения могут защищать полимер от нескольких видов старения.
1. термостабилизаторы, или антиоксиданты, защищают полимер от термической и термоокислительной деструкции (производные дифениламина, фенолов, фосфиты, оловоорганические соединения и др.);
2. антиозонаты защищают резины от озонового и светоозонового старения (никелевые соли карбоминовых кислот и некоторые производные фенолов);
3. светостабилизаторы защищают полимер от действия УФ-лучей и в целом от влияния естественных погодных условий (производные гидроксибензофенона, серосодержащие оловоорганические соединения);
4. противоутомители защищают полимерные материалы (главным образом резины) от растрескивания при действии переменных нагрузок (производные дифениламина);
5. пассиваторы поливалентных металлов защищают полимеры от разрушающего действия металлических «ядов», от примесей продуктов разложения катализаторов, используемых при полимеризации (все производные ароматических аминов);
6. антирады защищают полимерные материалы от разрушающего действия g-излучения (ароматические углеводороды с конденсированными ядрами, фенолы и ароматические амины).
Наряду с химической и технической классификацией в практике применения стабилизаторов сложилось их деление на группы по некоторым специфическим признакам:
1. окрашивающие и неокрашивающие стабилизаторы. Ароматические амины и их производные относятся к группе окрашивающих стабилизаторов. Фенольные стабилизаторы практически не окрашивают полимерные материалы как при введении в них, так и после действия на них УФ-излучения. Фосфорсодержащие стабилизаторы типа фосфитов сами по себе не окрашивают полимер, но продукты их гидролиза – замещенные фенолы – могут в определенных условиях изменять окраску полимера. Среди оловоорганических соединений только серосодержащие могут вызвать легкое пожелтение поливинилхлоридных композиций. Соли карбоновых и неорганических кислот (бариевые, кадмиевые, цинковые) обычно позволяют получить белые и светлоокрашенные изделия из ПВХ.
В некоторых случаях возникновение окраски может быть вызвано взаимодействием стабилизатора с другими компонентами полимерной композиции.
2. токсичные и нетоксичные стабилизаторы. Ароматические амины, оловоорганические соединения содержащие серу, все свинцовые соли относятся к токсичным соединениям. Гетероциклические соединения аминного типа, производные фенола, фосфиты относятся к малотоксичным веществам. Стеараты кальция и цинка разрешены для контакта с пищевыми продуктами.
3. летучие и нелетучие стабилизаторы. Способность к образованию водородных связей, обеспечивающая межмолекулярное взаимодействие, в известной степени определяет летучесть стабилизатора. Имеющиеся в молекуле фенола или амина заместители, экранирующие НО- или НN-группу, создают препятствия к образованию водородных связей.