PVC塑料增塑劑的選用方法探討

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1　前　言聚氯乙烯(ＰＶＣ)是國(guó)內(nèi)經(jīng)營(yíng)加工多的塑料品種。加工ＰＶＣ時(shí)使用的各種助劑中,增塑劑用量大,所以,它的投資遠(yuǎn)高于其它助劑,甚至在一些較軟材料配方中超過(guò)主要原料聚氯乙烯樹脂的投資。在目前抓經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品質(zhì)量的形勢(shì)下,研究探討增塑劑的使用有其巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

2　增塑劑的選用聚氯乙烯是一種強(qiáng)極性聚合物,分子間有很大的作用力,需加熱到一定的溫度方能顯示塑性。它對(duì)熱極敏感,當(dāng)加熱到130～140℃時(shí)就開始發(fā)生嚴(yán)重的分解,變成棕色或黑色。由于分子間的強(qiáng)作用力使制品變得堅(jiān)硬而缺乏彈性和柔韌性。增塑劑的作用就在于削弱ＰＶＣ分子間的作用力,從而降低軟化溫度,減小溶體的粘度,增加其流動(dòng)性,改善ＰＶＣ的加工性能和制品的柔韌性。增塑劑通常是難揮發(fā)的高沸點(diǎn)酯類,少數(shù)是低熔點(diǎn)固體,它們一般不與聚合物(ＰＶＣ)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。增塑劑的分類方法不一,常用的分類法是根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用性能、分子量、添加方式、溶解性、相容性和毒性等來(lái)分類。增塑劑的使用條件是與樹脂有良好的相溶性;價(jià)格低廉;增塑效率高;增塑速度快;耐久性好(揮發(fā)性低、逸移性小,耐抽出性高);環(huán)境穩(wěn)定性好(耐光、耐熱、耐菌、耐化學(xué)藥品和阻燃性好);衛(wèi)生性好(對(duì)人、畜和農(nóng)作物無(wú)毒、不污染、無(wú)味);電絕緣性好;粘度穩(wěn)定性好。但是沒有一種增塑劑能滿足所有條件,實(shí)際使用時(shí),多數(shù)是由兩種或多種并用,以取長(zhǎng)補(bǔ)短,獲得的增塑效果并達(dá)到完善的性能要求。增塑劑的選用在一個(gè)配方中,要使制品的所有性能都達(dá)到值是不可能的,因此,選用增塑劑時(shí)首先要保證主要的性能要求。比如兒童玩具及食品包裝物等的要求主要性能無(wú)毒,外觀質(zhì)量?jī)?yōu)美;農(nóng)膜要求對(duì)農(nóng)作物無(wú)害、耐光、耐熱;而電線電纜料的主要要求是電絕緣性好等等,除這些要求外,增塑劑的選用還應(yīng)著重考慮以下5個(gè)方面的因素,即增塑劑本身的性能;ＰＶＣ樹脂的性能;制品所要求的性能;增塑劑的加工適應(yīng)性;成本。而就增塑劑本身的性能考慮,相溶性對(duì)增塑劑為重要,它是選擇增塑劑時(shí)必須首先考慮的基本因素。增塑劑與樹脂的相容性好,則增塑效率高,增塑劑不離析、不滲出,制品的柔韌性好,使用壽命長(zhǎng)。相容性是指兩種或多種物質(zhì)混合時(shí)的相互親和性,即分子級(jí)的可混性,相容性好能夠形成均質(zhì)混合體系。在生產(chǎn)實(shí)踐中,增塑劑在聚合物中的相容性好壞主要根據(jù)配合試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)斷定。評(píng)價(jià)相容性的簡(jiǎn)單方法是將增塑劑、樹脂和適當(dāng)?shù)娜軇┌匆欢ū壤旌?調(diào)制成均勻的溶液緩流延成薄膜,觀察它的透明狀況來(lái)判斷,薄膜均質(zhì)透明表示相容性好,模糊的意味著相容性差,另一個(gè)方法將增塑劑與ＰＶＣ樹脂按一定比例混合均勻,加熱使其塑化后冷卻至室溫,觀察表面有無(wú)滲出物,無(wú)增塑劑滲出說(shuō)明相溶性好,滲出增塑劑越多說(shuō)明相容性越差。根據(jù)一般規(guī)律,極性越相近者越容易互溶,因此,增塑劑的溶解度參數(shù)與樹脂的溶解度參數(shù)越接近,兩者相容性越好。介電常數(shù)是分子極性的函數(shù),它受偶極矩和氫鍵的影響很大。介電常數(shù)可用來(lái)作為判斷增塑劑相容性的參數(shù)。根據(jù)對(duì)聚氯乙烯的研究結(jié)果,增塑劑的溶解度參數(shù)一般選用8.4～11.4。介電常數(shù)為4～8,這時(shí)的相容性比較理想。

3　國(guó)內(nèi)常用增塑劑下面簡(jiǎn)要介紹國(guó)內(nèi)常使用的增塑劑。

3.1?。模希朽彵蕉姿岫?2-乙基己)酯簡(jiǎn)稱ＤＯＰ,英文名Ｄｉ-(2-ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ)ｐｈｔｈａｌａｔｅ。它是鄰苯二甲酸酐和2-乙基己醇酯化合而得的無(wú)色或淡黃色油狀透明液體。有二辛酯的特殊氣味。分子量391,酸值(ｍｇＫｏｈ/ｇ)≤0.10,酯含量99%～100%,相對(duì)密度0.980～0.986(25℃),粘度80ｃｐ(20℃),折光率1.4830～1.4859(20℃),體積電阻率1×10″Ω·ｃｍ。它是塑料加工中使用廣泛的增塑劑之一,具有優(yōu)良的綜合性能,增塑效率高,揮發(fā)性小,耐紫外光,耐水抽出,逸移性小,而且耐寒性、柔軟性和電氣性能等都很好,是一類比較理想的主增塑劑,也是國(guó)內(nèi)用量大的增塑劑,在港、臺(tái)以及國(guó)外先進(jìn)地區(qū)由于辛醇的產(chǎn)量及價(jià)格問(wèn)題以及ＤＯＰ致癌問(wèn)題的爭(zhēng)論,它已逐步被其它的增塑劑取代。

3.2　ＤＢＰ鄰苯二甲酸二正丁酯ＤＢＰ,英文名Ｄｉ-ｎ-ｂｕｔｙｌｐｈｔｈａｌａｔｅ。是由鄰苯二甲酸酐和正丁醇酯化而得的無(wú)色油狀液體,它微具芳香味。分子量278,酸值≤0.1ｍｇＫＯＨ/ｇ,酯含量99%～100%,相對(duì)密度1.042～1.049(25℃),粘度17～22ｃｐ(20℃),也是廣泛應(yīng)用的增塑劑之一。價(jià)廉易得,具有優(yōu)良的溶解性、分散性和粘著性,此品與顏料的相容性好,用于著色薄膜塑料制品時(shí)與蓖麻油一起加入。主要缺點(diǎn)是揮發(fā)性較大,故耐久性差,使用時(shí)應(yīng)注意。

3.3?。模桑模朽彵蕉姿岫惞秕ィ模桑模?英文名Ｄｉｉｓｏｄｅｃｙｌｐｈｔｈａｔａｔｅ。它是由鄰苯二甲酸酐和異癸醇(由羰基合成得到的主要成分為二甲基辛醇和三甲基庚醇混合物)酯化而得的粘稠油狀液體,微具氣味,分子量446,酸度(以醋酸計(jì))≤0.01%,酯含量>99%,相對(duì)密度(25℃)0.961～0.969,粘度83～125ｃｐ(20℃),著火點(diǎn)271℃。它可作為ＰＶＣ的主增塑劑,其揮發(fā)性小,耐逸移性、耐水抽出性,電絕緣性出色,但分子量較大,相容性、增塑效率和耐寒性不及ＤＯＰ。含有本品的制品柔軟性隨溫度的變化較小,適用于使用溫度廣泛的制品,如電線電纜護(hù)套、農(nóng)膜,本品受熱易變色,通過(guò)與酚類抗氧劑(如雙酚Ａ)并用可以改善此性能。

3.4　ＤＩＮＰ鄰苯二甲酸二異壬酯ＤＩＮＰ,英文名Ｄｉｎｏｎｙｌｐｈｔｈａｌａｔｅ。它是由鄰苯二甲酸酐與羰基合成得到的壬醇(主要是3,5,5-三甲基乙醇)酯化而得的無(wú)色透明液體,分子量419,酸度(以鄰苯二甲酸計(jì))<0.025%,酯含量>99,相對(duì)密度0.965～0.972(25℃),粘度78～120ｃｐ(20℃),閃點(diǎn)219℃,折光率1.4812(25℃)。本品主要用做乙烯基樹脂的通用型增塑劑,揮發(fā)性低,逸移性小,能賦予制品良好的耐光性、耐熱性、耐老化性和電絕緣性,本品的水抽出性比ＤＯＰ好,但增塑效率不及ＤＯＰ,約低10%,耐寒性也較差,不適用于低溫應(yīng)用的制品,由于價(jià)格及質(zhì)量和其它原因優(yōu)于ＤＯＰ,現(xiàn)港臺(tái)及國(guó)外先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)用于取代ＤＯＰ作為主增塑劑使用。

3.5?。裕兀桑?,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二異丁酸酯,英文名2,2,4-Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ-1,3-ｐｅｎｔａｎｅｄｉｏｌｄｉｉｓｏｂｕｔｙｒａｔｅ。本品為液體,分子量286,色澤(ＡＰＨＡ)<30,酸度(以異丁酸計(jì))≤0.05%,酯含量>98%,相對(duì)密度0.942～0.948(20℃),閃點(diǎn)(開杯法)143℃,折光率1.43(25℃),體積電阻率1.5×10″Ω·ｃｍ,相容性好,可賦予制品良好的耐寒性和耐水性,本品可作為ＰＶＣ和氯乙烯共聚物的增塑劑,使用此品可提高填充劑的填充量。美國(guó)Ｅａｓｔｍａｎ生產(chǎn),商品名稱ＴＸＩＢ。

3.6?。模希良憾岫刘ィ模希?英文名Ｄｉｏｃｔｙｌａｄｉｐａｔｅ。它是由己二酸酐和辛醇酯化而得的無(wú)色透明油狀液體,分子量371,酯含量≥99%,酸值≤0.2ｍｇＫＯＨ/ｇ,相對(duì)密度0.921～0.927(25℃),粘度12～15ｃｐ(25℃),體積電阻2×10″Ω·ｃｍ(30℃)。它是ＰＶＣ典型耐寒增塑劑,增塑效率高,受熱變色性小,可賦予制品良好的低溫柔軟性和耐光性,在加工時(shí)顯示良好的潤(rùn)滑性,制品的手感性好,多與ＤＯＰ.ＤＩＮＰ等主增塑劑并用于耐寒性農(nóng)膜,冷凍食品包裝膜、電線電纜包覆層等。但本品的揮發(fā)性較大,耐水性、逸移性、電絕緣性等方面也都有一定不足,使用時(shí)應(yīng)予注意。類似的癸二酸二辛酯ＤＯＳ價(jià)格和各方面性能皆好于ＤＯＡ。

3.7　ＴＣＰ磷酸三甲酚酯ＴＣＰ,英文名Ｔｒｉｃｒｅｓｙｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ。它是由混合甲酚與三氯氧磷反應(yīng)而成,或混合甲酚與三氯化磷通氯氣酯化后水解而成。是微具氣味的清亮粘綢液體。分子量368,酸值≤0.15ｍｇＫＯＨ/ｇ,游離甲酚含量≤0.15%,相對(duì)密度1.160～1.180(20℃),粘度78～185ｃｐ(20℃),本品為阻燃性增塑劑。水解穩(wěn)定性好,耐油性和電絕緣性優(yōu)良,耐真菌性高,不殖菌。用于ＰＶＣ薄膜、片材、地板料、電線電纜料時(shí),可改善制品的加工性、抗污染性、阻燃性、防霉性和耐磨性。本品耐寒性較差,可通過(guò)與耐寒性增塑劑并用加以改善。本品系有毒物質(zhì),對(duì)動(dòng)物和人的中樞神經(jīng)有毒害作用,使用時(shí)應(yīng)當(dāng)注意。

3.8?。裕希裕推饺崛刘ィ裕希裕?英文名Ｔｒｉｏｃｔｙｔｒｉｍｅｌｌｉｔａｔｅ。它是由1,2,4-偏苯三酸酐與2-乙基己醇酯化而得的透明粘綢狀液體,微具氣味,分子量547,色澤(ＡＰＨＡ)<250,酸值<0.3ｍｇＫＯＨ/ｇ,相對(duì)密度0.981～0.997(20℃),粘度100～300ｃｐ(20℃),本品為耐熱和耐久性增塑劑,它的增塑效率和加工性能與鄰苯二甲酸酯類增塑劑相近,耐久性可與聚合型增塑劑媲美,揮發(fā)性低,耐水抽出性、耐逸移性、低溫性能和電性能皆優(yōu),可用于耐熱電線電纜料、極片材、密封墊等要求耐熱和耐久性的制品。但本品的耐油性不及聚酯增塑劑,捏合性不及ＤＯＰ。另日本花王石鹵僉株式會(huì)社生產(chǎn)的均苯四酸四正辛酯較ＴＯＴＭ為好,各項(xiàng)性能與之類似。

3.9　環(huán)氧大豆油環(huán)氧大豆油英文名Ｅｐｏｘｉｄｉｚｅｄｓｏｙｂｅａｎｏｉｌ。它是精制的豆油在酸存在下用雙氧水環(huán)氧化制得的淺黃色油狀液體,平均分子量950,相對(duì)密度0.985～1.000(25℃),著火點(diǎn)310℃,環(huán)氧值≥6%,加熱后環(huán)氧值≥5%(177℃×3ｈ),與ＰＶＣ相容性好,是聚氯乙烯的增塑劑兼熱穩(wěn)定劑。揮發(fā)性低,逸移性小,具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性,耐水性和耐油性亦佳,可賦予制品良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐候性及電絕緣性能。本品適用于各種ＰＶＣ制品,可與聚酯類增塑劑并用,與熱穩(wěn)定劑并用有顯著的協(xié)同效應(yīng)。在配方中使用1～3ｐｈｒ就可達(dá)到的要求,瑞士ｃｉｂａＧｅｉｇｙ生產(chǎn)的商品名稱為1239的質(zhì)量。

3.10　其　它烷基磺酸苯酯,石油酯,Ｔ-50,ｍ-50,英文名ｐｈｅｎｙｌａｌｋｙｌｓｕｌｆｏｎａｔｅ。是由Ｃ12～Ｃ18重液體石蠟經(jīng)磺酰氯化反應(yīng)(轉(zhuǎn)化率達(dá)50%)后,再與苯酚酯化而成的淺黃色透明油狀液體。平均分子量390,酸值<0.1ｍｇＫＯＨ/ｇ,相對(duì)密度1.03～1.07(25℃),粘度100～130ｃｐ(20℃),溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑,不溶于水。揮發(fā)性低,能賦予制品優(yōu)良的耐侯性、物理力學(xué)性能和電絕緣性。適用作人造革、薄膜、電線和電纜等制品。但本品受強(qiáng)光照射有輕微變黃的傾向,耐寒性不及ＤＯＰ,因此多

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