增塑劑在聚氯乙烯(ＰＶＣ)的各種添加劑中占據(jù)局的絕對(duì)的數(shù)量比，甚至有些成為PVC的主要原料，所以增塑劑的選型對(duì)于PVC而言相當(dāng)重要。
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(kāi)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(lèi),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(lèi)方法不一,常用的分類(lèi)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(lèi)。增塑劑的使用條件是與樹(shù)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(méi)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,獲得最佳的增塑效果并達(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)到最佳值是不可能的,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
1.增塑劑本身的性能;
2.ＰＶＣ樹(shù)脂的性能;
3.制品所要求的性能;
4.增塑劑的加工適應(yīng)性;
5.成本。
而就增塑劑本身的性能考慮,相溶性對(duì)增塑劑最為重要,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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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。
現(xiàn)在我們國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常用增塑劑如下：
巴斯夫®Hexamoll DINCH® 環(huán)己烷1,2-二甲酸二異壬基酯，是清晰的，無(wú)色的增塑劑，開(kāi)發(fā)中使用于特別敏感的基于暴露和毒性問(wèn)題，如醫(yī)療用品，玩具，食品包裝中的應(yīng)用。是敏感軟質(zhì) PVC等極性聚合物 產(chǎn)品的第一選擇，并兼容所有的單體增塑劑常用的聚氯乙烯。相對(duì)于DOP和DINP，®Hexamoll DINCH提供了改進(jìn)的低溫性能。在塑膠（造?；蛟鏊苌a(chǎn)）應(yīng)用提供較低的初始粘度和粘度穩(wěn)定性好，同PVC材料配伍性相當(dāng)好。廣泛應(yīng)用于 PVC：食品保鮮膜、食品密封內(nèi)墊、運(yùn)動(dòng)休閑產(chǎn)品、密封劑、浴簾、鞋類(lèi)、防滑墊、水管、電線電纜玩具、食品包裝、醫(yī)療用品等敏感軟質(zhì)PVC產(chǎn)品; Non-PVC：dinch增塑劑應(yīng)用于分散劑、膠水、香料、油墨、指甲油等。
朗盛Mesamoll® 烷基磺酸苯酯，是淡微黃色透明液體，廣泛應(yīng)用于基于聚氯乙烯（PVC）制品的增塑劑，如聚氨酯（PUR），丁腈橡膠（NBR），天然橡膠（NR），苯乙烯-丁二烯橡膠（SBR）共混，丁苯橡膠和順丁橡膠（SBR、BR），丁基橡膠（IIR）典型的應(yīng)用是：聚氨酯密封膠粘劑系統(tǒng)（單組分和雙組分系統(tǒng)）可塑，便于填充或覆蓋在結(jié)構(gòu)和部分建筑物接頭工藝密封膠；清潔劑 ：清洗服務(wù)液體聚氨酯發(fā)泡機(jī)械；滾塑成型：通過(guò)旋轉(zhuǎn)鑄造制成的聚氯乙烯制品；浸漬模塑：PVC手套和一路所產(chǎn)生的其他物品浸成型；壓延：汽車(chē)工業(yè)用膜，隧道等工程應(yīng)用的膜，游泳池蓋，浴簾，處膜，焊膜，絕緣膜，膠帶；擠壓：簡(jiǎn)介汽車(chē)工業(yè)，對(duì)接帶，油管，風(fēng)化、耐酸堿的結(jié)構(gòu)型材，吹塑薄膜；注射成型：工作靴；涂料（包括傳播）：空氣支撐結(jié)構(gòu)和帳篷涂層，職業(yè)防護(hù)服，雨衣，浴墊，擴(kuò)張膜。
ＤＯＰ鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯簡(jiǎn)稱(chēng)ＤＯＰ,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最廣泛的增塑劑之一,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(lèi)比較理想的主增塑劑,也是國(guó)內(nèi)用量最大的增塑劑,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。
ＤＢＰ鄰苯二甲酸二正丁酯ＤＢＰ,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。
ＤＩＤＰ鄰苯二甲酸二異癸酯ＤＩＤＰ,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(lèi)抗氧劑(如雙酚Ａ)并用可以改善此性能。
ＤＩＮＰ鄰苯二甲酸二異壬酯ＤＩＮＰ,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(shù)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。
ＴＸＩＢ2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二異丁酸酯,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(kāi)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(chēng)ＴＸＩＢ。
ＤＯＡ己二酸二辛酯ＤＯＡ,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(lèi)似的癸二酸二辛酯ＤＯＳ價(jià)格和各方面性能皆好于ＤＯＡ。
ＴＯＴＭ偏苯三酸三辛酯ＴＯＴＭ,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(lèi)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(lèi)似。
環(huán)氧大豆油環(huán)氧大豆油。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(lèi)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)到極佳的要求,瑞士ｃｉｂａＧｅｉｇｙ生產(chǎn)的商品名稱(chēng)為1239的質(zhì)量最佳。
上述增塑劑是各具特色、有代表性的增塑劑。增塑劑是ＰＶＣ塑料(軟質(zhì))制品中填充量較大,投資量最多的助劑,它不僅能顯著地改善塑料的加工性能和使用性能,而且選擇合適,配合恰當(dāng)可以降低成本,節(jié)約能耗,提高生產(chǎn)效率并保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前采用兩種以至二種以上增塑劑混合應(yīng)用,其主要原因是要得到一種平衡的綜合性能,而單一增塑劑不可能達(dá)到,使用混合增塑劑可以改善混合物的電性能、爽感、耐溶劑性能等。
