介绍
抗氧化剂 TH-CPL（Poly(dicyclopentadiene-co-p-cresol)）是性能优异的高分子量多酚类抗氧化剂，在高分子材料抗老化领域有重要应用。尤其在丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）树脂等工程塑料中，与其他抗氧化剂协同作用时，能显著提升材料的热氧老化抗性，延长制品使用寿命。
图一 抗氧化剂 TH-CPL
分子结构与特性
抗氧化剂 TH-CPL是由双环戊二烯与对甲酚共聚形成的高分子量多酚抗氧化剂，其分子结构中含有多个酚羟基活性位点，且通过共聚形成的高分子链结构赋予其独特的物理化学性质。酚羟基作为自由基清除的核心功能基团，为其抗氧化活性提供了结构基础；而高分子量骨架则有效改善了其在聚合物基质中的分散性和稳定性。它与 ABS 树脂的溶解度参数差值仅为 1.01 (J/cm³)⁰・⁵，远低于 2.05 (J/cm³)⁰・⁵的临界值，可在基质中均匀分散，避免团聚导致的抗氧化效率下降。高分子量结构使其在高温加工和长期使用过程中不易挥发流失，持续发挥抗氧化作用，优于低分子量酚类抗氧化剂。分子链的空间结构使其能与 ABS 树脂的橡胶相和树脂基质形成稳定相互作用，无需额外分散剂即可实现均匀分布。
抗氧化作用机制
自由基清除
抗氧化剂 TH-CPL的最高占据分子轨道（HOMO）能量为 - 5.52 eV，最低未占据分子轨道（LUMO）能量为 0.21 eV，HOMO-LUMO 能隙为 5.73 eV。尽管能隙略高于主抗氧化剂 1076（5.58 eV），但其 HOMO 主要分布于苯环区域，酚羟基的氢原子处于电子缺陷区，易解离并与 ABS 老化过程中产生的烷氧基自由基、烷基过氧自由基结合，终止自由基链反应。
298 K 下，抗氧化剂 TH-CPL的酚羟基氢解离能为 302.58-305.51 kJ/mol，显著低于 ABS 分子链中氢原子的解离能（303.14-413.40 kJ/mol）。这意味着 CPL 能优先提供活性氢，阻断 ABS 分子链的氧化断裂，其 BDE 值略高于 1076（295.35 kJ/mol），但通过协同作用可互补性能差异。
反应过渡态与再生机制
抗氧化剂 TH-CPL的核心抗氧化机制不仅包括直接清除自由基，还涉及对其他主抗氧化剂的再生作用。抗氧化剂 TH-CPL与 1076 自由基反应的过渡态能量为 37.24 kJ/mol，该反应中 CPL 的酚羟基氢解离并转移至1076自由基，使 1076 恢复活性，而自身形成的自由基可进一步与体系中的自由基结合，完成二次抗氧化。这一再生过程延长了1076的作用周期，形成清除-再生-再清除的循环机制。
协同效应
三元体系的协同模型
在 ABS 树脂中，CPL 与主抗氧化剂 1076（受阻酚酯类）、辅助抗氧化剂 DLTP（硫代酯类）构成三元复合抗氧化体系，三者通过功能互补实现协同增效：1076高反应活性，快速清除体系中的自由基，但易被消耗；抗氧化剂 TH-CPL再生 1076 自由基，同时自身清除自由基，维持体系抗氧化活性；DLTP分解氧化过程中产生的氢过氧化物（过渡态能量 134.7 kJ/mol），避免氢过氧化物分解产生新的自由基，减少主抗氧化剂的消耗。
通过改进的参数方程（基于 Bauer 方程衍生）计算，结合分子动力学模拟验证，三元体系的最优摩尔比为 1076:抗氧化剂 TH-CPL:DLTP=1:2:2，此时协同效应系数（SA）达 5.37，表现出强协同作用。抗氧化剂 TH-CPL与 ABS 基质的结合能达 1535.19 kJ/mol，高于其他配比体系（1398.50-1496.87 kJ/mol），表明抗氧化剂与基质相互作用更强，稳定性更佳；均方位移（MSD）和扩散系数（D）均为最低值，抗氧化剂在基质中迁移缓慢，能持续在关键区域发挥作用；三者与 ABS 的溶解度参数差值均小于 2.05 (J/cm³)⁰・⁵，协同作用下未影响分散均匀性[1]。
图二 抗氧化剂 TH-CPL的抗氧化机制
参考文献
[1]Huang C K, Zhen C X, Wang X, Tao W H, Luo Y L, Song M, Wang X J. Multiscale Simulation Study on the Synergistic Antioxidant Interaction of Complex Antioxidants in ABS Resin[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2025, 64:5346-5358.