在材料科学与化工领域，抗氧剂扮演着至关重要的角色。随着各行业对材料性能要求的不断提升，抗氧剂的研究与应用持续拓展。近年来，全球抗氧剂市场规模呈现稳步增长态势，预计到2025年，市场规模有望突破新的高度。这背后，是新型抗氧剂不断涌现，其在性能优化、环保特性等方面的创新，正重塑着整个行业格局。

一、抗氧剂作用机理：多途径延缓氧化进程

根据《2025-2030年全球及中国抗氧剂行业市场现状调研及发展前景分析报告》显示，抗氧剂之所以能延缓材料氧化，主要通过阻断氧化反应中的自由基或介质反应后续过程来实现。在氧化反应中，自由基和过氧化氢是常见的催化剂与中间产物。

(一)链终止剂：抑制自由基链式反应

链终止剂类抗氧剂含有较多可反应氢原子，能与自动氧化产生的自由基反应。其氧化产物多样，像氢给予体可通过氢原子转移形成稳定氢键，让自由基稳定;自由基捕获剂能与自由基反应生成稳定分子;电子给予体虽相关机制有待进一步研究，但理论上可通过提供电子阻碍连锁氧化反应。不过，这类抗氧剂因毒性和污染问题，主要用于橡胶工业。

(二)过氧化物分解剂：转化过氧化氢抑制氧化

过氧化物分解剂可将过氧化氢分解为不活跃的醇，抑制氧化产生，常被称作 “辅助抗氧剂”。其中，磷酸盐常用于食品接触塑料产品，能提升光稳定性、抗氧性能和成本效益;硫化物抗氧剂则多用于聚氯乙烯、乙烯、树脂和橡胶产品。

(三)金属离子钝化剂：稳定金属离子消除氧化影响

过渡金属离子会加快复合材料或油品氧化，金属离子钝化剂能使这些离子保持稳定，消除氧化影响。它常与酚类、胺类抗氧剂搭配使用，在聚合物、合成橡胶等合成材料中应用广泛。

二、抗氧剂之间关联：协同与拮抗并存

抗氧剂之间存在着复杂的相互作用，对其抗氧化效果影响显著。

(一)协同作用：提升抗氧化性能

抗氧剂的协同作用分为均匀增效影响和非均匀相互效果。均匀增效影响指相同机制但活性不同的化合物相互作用;非均匀相互效果则是不同抗氧剂间的作用。比如酚类和硫类抗氧剂搭配，以及以磷为主要成分的抗氧剂与酚类抗氧剂协同，都能提高过氧化氢捕捉效率，增强抗氧化活性。此外，苯酚与硫化物的协同也广泛应用，半阻隔结构酚类化合物的出现进一步强化了这种协同作用。

(二)拮抗作用：削弱抗氧化效果

部分抗氧剂协同使用时会出现拮抗作用，降低抗氧化效果。像硫化橡胶中的硫化氢与芳香族胺等抗氧剂，以及含炭黑的聚乙烯中，炭黑表面的胺会使酚类抗氧剂催化氧化，导致抗氧剂性能下降。

三、抗析出型抗氧剂：解决抗氧剂沉淀难题

抗氧剂若从聚合物材料中析出，会降低其抗氧化效果。基于此，研究人员开发出多种抗析出型抗氧剂。

(一)反应型抗氧剂：化学结合实现抗析出

反应型抗析出抗氧剂分子含反应性基团，能通过化学反应或聚合过程附着在聚合物上，具备抗析出和耐抽提特性。

(二)大分子型抗氧剂：增大分子提升抗析出性能

大分子型抗氧剂可防止大分子沉淀，提高阻抗迁移能力。制备方法包括聚合、引入大分子侧基和超分子化。不过，引入聚烯烃类大分子侧基虽能增大分子重量，但会降低抗氧剂比例，且理想分子重量在 1000 - 3000，分子重量越大，生产成本越高。

(三)负载型抗氧剂：借助载体增强抗沉淀能力

负载型抗氧剂在载体上添加纳米填充物，增强阻隔剂迁移能力。纳米填充物能提高聚合物抗沉淀性能，分散聚合物材料中的纳米填料，但制备过程复杂，需多步处理，且抗氧剂用量大，成本较高。

四、高效抗氧剂：多策略提升抗氧化能力

为满足工业对高性能材料的需求，高效抗氧剂的研究不断深入。

(一)抗氧剂分子协同互配：优化组合提高活性

将抗氧剂分子间的协同作用应用于复配，是提高抗氧性能的有效方法。可以是不同类型抗氧剂协同，也可以是同类型抗氧剂在两个链末端共同作用。此外，抗氧剂与紫外线吸收剂等不同稳定剂之间也存在协同互配作用。

(二)多官能团型抗氧剂：增加官能团提升性能

聚合物材料常用的芳香族乙胺和酚类阻燃剂，其抗氧性能与氢原子相关。增加抗氧官能团数目能改善抗氧剂性能。

(三)分子内协同型抗氧剂：创新结构强化协同

分子内协同作用不仅增加抗氧官能团数量，还在分子内产生协同。相比多官能团化抗氧剂，它能将分子间协同转化为分子内协同，提升抗氧能力，且处理过程更简单。

五、无毒环保型抗氧剂：顺应时代发展需求

随着环保意识增强，无毒环保型抗氧剂成为研究热点。

(一)天然抗氧剂：潜力巨大但有待优化

生物资源制成的天然抗氧剂具有低毒、环保、可再生等特点，如维生素 E 等。但植物提取物多为混合物，作用机制难分析，高纯度提取物不耐高温。目前，腰果酚、壳聚糖、木质素等天然抗氧剂的改性研究取得了一些突破。

(二)生物基抗氧剂：发展迅速但存在局限

壳聚糖等生物基抗氧剂可回收利用，在食品、化妆品和药品行业有应用。在生物资源开发和合成改性技术支持下，生物基抗氧剂发展迅速。不过，其原材料种类少、产量低、提取复杂，耐高温性能差。

(三)碳量子点：特性突出但应用受限

碳量子点因低毒、生物相容性好等特点受到广泛研究，具有潜在的自由基驱动特性和抗氧剂作用。但它反应条件苛刻，处理步骤繁琐，且碳阻垢剂密度小，加工时易扬起，限制了其应用。

六、抗氧剂应用领域：广泛覆盖多行业

抗氧剂在多个领域都有重要应用，不同领域对抗氧剂的要求和类型有所不同。

(一)天然产物领域：维持体内氧化平衡

动植物体内的抗氧剂用于维持正常氧化系统平衡，像多酚类、黄酮类化合物等。它们主要用于健康食品或中草药，对预防人类疾病有重要作用，比如适量饮用红葡萄酒有助于调节血脂，减少心血管疾病发生。

(二)高分子领域：减缓聚合物氧化降解

聚合物材料在光、氧、热作用下易氧化降解，添加抗氧剂能有效减缓自动氧化速率，保障其正常工作性能。

(三)食品领域：保障食品安全与品质

食物在加工、运输和储存过程中易变质，添加抗氧剂可保持食物原味和食用功能。例如胡萝卜中的 β - 胡萝卜素等物质，对保护其生命系统免受氧化应激影响至关重要。

(四)医药领域：清除自由基保障健康

抗氧剂能清除自由基，安全性和稳定性高，常用于生产注射液和眼药水。在治疗药物中加入维生素 C、E 等，可治疗因自由基活跃导致的疾病。

(五)石油化工领域：解决油品氧化问题

原油加工产品存在氧化问题，燃料油需加入抗氧剂延长保存时间，液体抗氧剂因消耗少、易溶解等优点应用广泛。润滑油在特殊工况下易氧化磨损，需添加酚型、胺型等抗氧添加剂保护。

综上所述，抗氧剂在材料保护和多行业应用中意义重大。抗析出型抗氧剂中，反应型、大分子型和负载型各有优劣，优化大分子型抗氧剂性能是关键;高效抗氧剂通过多种策略提升性能，分子内协同型优势明显;无毒环保型抗氧剂顺应发展趋势，生物基抗氧剂是主要研究方向。展望2025年及未来，抗氧剂行业将朝着高性能、环保化方向持续创新，市场规模有望进一步扩大，为各行业发展提供有力支撑。