多支型分子是指分子中含有多个支化点、表面具有大量官能团的一类化合物,常见的如树状大分子、星型大分子和超支化大分子。多支型大分子独特的化学结构使其具有特殊的化学性质,其内核、支化点以及表面均可以进行功能化改性,合成具有特殊结构和性能的功能化合物,其中表面端基功能化是目前多支型大分子领域的研究热点。受阻酚类抗氧化剂作为一种主抗氧化剂,由于具有抗氧效果好、热稳定性高以及不着色等优点,广泛应用于高分子材料领域。然而,目前工业上用的受阻酚类抗氧化剂多为小分子抗氧化剂,相容性差、易迁移、污染环境。具有特殊结构的多支型分子为开发新型高效受阻酚类抗氧化剂提供了新的思路,通过对多支型分子端基进行抗氧化功能改性,可以合成具有高相对相对分子量和多个酚羟基数的受阻酚类抗氧化剂。论文基于上述研究热点,在对多支型分子和常用受阻酚类抗氧化剂结构分析基础上,采用低代树状大分子、星型大分子、超支化大分子和脂肪二胺为桥联基,合成了系列多支型分子桥联受阻酚类抗氧化剂,并采用DPPH法、在线测氧法以及DSC法研究了系列受阻酚类抗氧化剂在不同自由基体系中的抗氧化性能,分析其桥联基结构与其抗氧化性能之间的关系,主要研究内容和结果如下:1.分别以低代树状大分子、星型大分子和超支化大分子为桥联基,通过对其端基胺基进行抗氧化功能改性,合成了系列具有不同桥联基长度和酚羟基个数的多支型分子桥联受阻酚类抗氧化剂,通过条件优化实验确定其最佳合成体系和合成工艺。并采用元素分析、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1HNMR)和质谱(MS)证实合成受阻酚类抗氧化剂的结构与其设计的理论结构相符。2.为研究具有相同酚羟基数的受阻酚类抗氧化剂桥联基结构对其抗氧化性能的影响,在合成超支化大分子桥联受阻酚类抗氧化剂的基础上,以系列脂肪二胺为桥联基,3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰氯为抗氧化功能基团,合成了系列与超支化大分子桥联受阻酚类抗氧化剂具有相同酚羟基数的脂肪二胺桥联受阻酚类抗氧化剂,通过条件优化实验确定了脂肪二胺桥联受阻酚类抗氧化剂最佳合成条件。采用元素分析、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)和质谱(MS)证实合成脂肪二胺桥联受阻酚类抗氧化剂的结构与其设计的理论结构相符。3.采用DPPH法研究了系列多支型分子和脂肪二胺桥联受阻酚类抗氧化剂清除DPPH·的抗氧化活性,结果表明,合成的系列受阻酚类抗氧化剂对DPPH·均具有较好的清除能力。随着桥联基分子中支化度的增加,多支型桥联受阻酚类抗氧化剂清除能力增加;清除反应时间为30min时,含有2个酚羟基单元的乙二胺桥联受阻酚类抗氧化剂(C2-phenol)的清除能力为2.93×10-2,而含有6个酚羟基单元的2.0代星型大分子桥联受阻酚类抗氧化剂(2.0G star phenol)的清除能力为4.59×10-2。含有相同酚羟基数的抗氧化剂,随着桥联基长度的增加,其清除能力降低;清除反应时间为30min时,以乙二胺为核树状大分子桥联受阻酚类抗氧化剂(C2-dendritic phenol)的清除能力为4.01×10-2,以辛二胺为核树状大分子桥联受阻酚类抗氧化剂(C8-dendritic phenol)的清除能力为2.99×10-2;与C2-phenol具有相同酚羟基数的以十八胺为核超支化分子桥联受阻酚类抗氧化剂(C18-phenol)的清除能力为1.13×10-2。且通过实验证实了分子中同时含有叔胺基团和酚羟基的多支型分子桥联受阻酚类抗氧化剂是一种分子内复合主抗氧化剂。4.清除反应时间30min内,系列多支型分子桥联受阻酚类抗氧化剂清除DPPH·反应为一级反应动力学。具有相同酚羟基个数的受阻酚类抗氧化剂,随着桥联基长度的增加,空间位阻增大,清除DPPH·反应减慢,清除反应速率常数减小;当抗氧化剂与DPPH·摩尔浓度比为0.8时,C2-dendritic phenol清除DPPH·反应速率常数为2.32×10-2 min-1,而C8-dendritic phenol清除DPPH·反应速率常数为1.51×10-2min-1。随着桥联基支化度的增加,清除反应加快,清除反应速率常数增加;当抗氧化剂与DPPH·摩尔浓度比为0.8时,分子中含有3个支化链的1.0G-star phenol清除DPPH·的反应速率常数为2.09×10-2min1,分子中含有6个支化链的2.0G starphenol清除DPPH·的反应速率常数为 2.34×10-2min-1。5.采用在线测氧法研究了系列多支型分子桥联受阻酚类抗氧化剂在苯乙烯诱导氧化反应过程中的抗氧化性能,结果表明,系列多支型大分子桥联受阻酚类抗氧化剂均能较好地抑制苯乙烯诱导氧化。具有相同酚羟基数的受阻酚类抗氧化剂,随着桥联基长度的增加,苯乙烯诱导氧化反应过程中抑制速率常数降低,抗氧化性能降低;当抗氧化剂浓度为 8.77μM 时,C2-dendrimer phenol 的抑制速率常数为 6.69×105M-1,C8-dendrimer phenol的抑制速率常数为4.49×105M-1s-1;随着桥联基分子支化度的增加,多支型分子桥联受阻酚类抗氧化剂抑制苯乙烯诱导氧化反应的抑制速率常数增加,抗氧化活性增强;且合成的多支型分子桥联受阻酚类抗氧化剂的抗氧化性能优于与其具有相同酚羟基数的商用抗氧化剂。6.多支型分子桥联受阻酚类抗氧化剂在复杂体系中的抗氧化性能结果表明,多支型分子桥联受阻酚类抗氧化剂能较好的抑制聚乙烯和聚丙烯树脂在加工和热氧化过程中的氧化降解。具有相同酚羟基数的受阻酚类抗氧化剂,随着桥联基的增长,添加多支型分子桥联受阻酚类抗氧化剂的聚烯烃树脂的氧化诱导期均增加,抗氧化性能增强,且其性能优于与其具有相同酚羟基的商用抗氧化剂。树状大分子桥联受阻酚类抗氧化剂酚羟基键解离焓(BDE)以及抗氧化剂与DPPH·反应过渡态能垒计算结果表明,随着桥联基长度的增加,解离1H和2H时的BDE值增加,而解离3H和4H时的BDE值降低;过渡态能垒增加,抗氧化剂分子与DPPH·活性降低。这进一步证实了多支型分子桥联受阻酚类抗氧化剂的抗氧化活性与抗氧化剂的分子结构有关。