PVC塑料增塑剂的选用方法探讨

来源：塑胶五金网发布时间：2008-01-02 15:49:10点击率：

1　前　言聚氯乙烯(ＰＶＣ)是国内经营加工多的塑料品种。加工ＰＶＣ时使用的各种助剂中,增塑剂用量大,所以,它的投资远高于其它助剂,甚至在一些较软材料配方中超过主要原料聚氯乙烯树脂的投资。在目前抓经济效益和产品质量的形势下,研究探讨增塑剂的使用有其巨大的经济和社会意义。

2　增塑剂的选用聚氯乙烯是一种强极性聚合物,分子间有很大的作用力,需加热到一定的温度方能显示塑性。它对热极敏感,当加热到130～140℃时就开始发生严重的分解,变成棕色或黑色。由于分子间的强作用力使制品变得坚硬而缺乏弹性和柔韧性。增塑剂的作用就在于削弱ＰＶＣ分子间的作用力,从而降低软化温度,减小溶体的粘度,增加其流动性,改善ＰＶＣ的加工性能和制品的柔韧性。增塑剂通常是难挥发的高沸点酯类,少数是低熔点固体,它们一般不与聚合物(ＰＶＣ)发生化学反应。增塑剂的分类方法不一,常用的分类法是根据化学结构、应用性能、分子量、添加方式、溶解性、相容性和毒性等来分类。增塑剂的使用条件是与树脂有良好的相溶性;价格低廉;增塑效率高;增塑速度快;耐久性好(挥发性低、逸移性小,耐抽出性高);环境稳定性好(耐光、耐热、耐菌、耐化学药品和阻燃性好);卫生性好(对人、畜和农作物无毒、不污染、无味);电绝缘性好;粘度稳定性好。但是没有一种增塑剂能满足所有条件,实际使用时,多数是由两种或多种并用,以取长补短,获得的增塑效果并达到完善的性能要求。增塑剂的选用在一个配方中,要使制品的所有性能都达到值是不可能的,因此,选用增塑剂时首先要保证主要的性能要求。比如儿童玩具及食品包装物等的要求主要性能无毒,外观质量优美;农膜要求对农作物无害、耐光、耐热;而电线电缆料的主要要求是电绝缘性好等等,除这些要求外,增塑剂的选用还应着重考虑以下5个方面的因素,即增塑剂本身的性能;ＰＶＣ树脂的性能;制品所要求的性能;增塑剂的加工适应性;成本。而就增塑剂本身的性能考虑,相溶性对增塑剂为重要,它是选择增塑剂时必须首先考虑的基本因素。增塑剂与树脂的相容性好,则增塑效率高,增塑剂不离析、不渗出,制品的柔韧性好,使用寿命长。相容性是指两种或多种物质混合时的相互亲和性,即分子级的可混性,相容性好能够形成均质混合体系。在生产实践中,增塑剂在聚合物中的相容性好坏主要根据配合试验和经验来断定。评价相容性的简单方法是将增塑剂、树脂和适当的溶剂按一定比例混合,调制成均匀的溶液缓流延成薄膜,观察它的透明状况来判断,薄膜均质透明表示相容性好,模糊的意味着相容性差,另一个方法将增塑剂与ＰＶＣ树脂按一定比例混合均匀,加热使其塑化后冷却至室温,观察表面有无渗出物,无增塑剂渗出说明相溶性好,渗出增塑剂越多说明相容性越差。根据一般规律,极性越相近者越容易互溶,因此,增塑剂的溶解度参数与树脂的溶解度参数越接近,两者相容性越好。介电常数是分子极性的函数,它受偶极矩和氢键的影响很大。介电常数可用来作为判断增塑剂相容性的参数。根据对聚氯乙烯的研究结果,增塑剂的溶解度参数一般选用8.4～11.4。介电常数为4～8,这时的相容性比较理想。

3　国内常用增塑剂下面简要介绍国内常使用的增塑剂。

3.1　ＤＯＰ邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯简称ＤＯＰ,英文名Ｄｉ-(2-ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ)ｐｈｔｈａｌａｔｅ。它是邻苯二甲酸酐和2-乙基己醇酯化合而得的无色或淡黄色油状透明液体。有二辛酯的特殊气味。分子量391,酸值(ｍｇＫｏｈ/ｇ)≤0.10,酯含量99%～100%,相对密度0.980～0.986(25℃),粘度80ｃｐ(20℃),折光率1.4830～1.4859(20℃),体积电阻率1×10″Ω·ｃｍ。它是塑料加工中使用广泛的增塑剂之一,具有优良的综合性能,增塑效率高,挥发性小,耐紫外光,耐水抽出,逸移性小,而且耐寒性、柔软性和电气性能等都很好,是一类比较理想的主增塑剂,也是国内用量大的增塑剂,在港、台以及国外先进地区由于辛醇的产量及价格问题以及ＤＯＰ致癌问题的争论,它已逐步被其它的增塑剂取代。

3.2　ＤＢＰ邻苯二甲酸二正丁酯ＤＢＰ,英文名Ｄｉ-ｎ-ｂｕｔｙｌｐｈｔｈａｌａｔｅ。是由邻苯二甲酸酐和正丁醇酯化而得的无色油状液体,它微具芳香味。分子量278,酸值≤0.1ｍｇＫＯＨ/ｇ,酯含量99%～100%,相对密度1.042～1.049(25℃),粘度17～22ｃｐ(20℃),也是广泛应用的增塑剂之一。价廉易得,具有优良的溶解性、分散性和粘着性,此品与颜料的相容性好,用于着色薄膜塑料制品时与蓖麻油一起加入。主要缺点是挥发性较大,故耐久性差,使用时应注意。

3.3　ＤＩＤＰ邻苯二甲酸二异癸酯ＤＩＤＰ,英文名Ｄｉｉｓｏｄｅｃｙｌｐｈｔｈａｔａｔｅ。它是由邻苯二甲酸酐和异癸醇(由羰基合成得到的主要成分为二甲基辛醇和三甲基庚醇混合物)酯化而得的粘稠油状液体,微具气味,分子量446,酸度(以醋酸计)≤0.01%,酯含量>99%,相对密度(25℃)0.961～0.969,粘度83～125ｃｐ(20℃),着火点271℃。它可作为ＰＶＣ的主增塑剂,其挥发性小,耐逸移性、耐水抽出性,电绝缘性出色,但分子量较大,相容性、增塑效率和耐寒性不及ＤＯＰ。含有本品的制品柔软性随温度的变化较小,适用于使用温度广泛的制品,如电线电缆护套、农膜,本品受热易变色,通过与酚类抗氧剂(如双酚Ａ)并用可以改善此性能。

3.4　ＤＩＮＰ邻苯二甲酸二异壬酯ＤＩＮＰ,英文名Ｄｉｎｏｎｙｌｐｈｔｈａｌａｔｅ。它是由邻苯二甲酸酐与羰基合成得到的壬醇(主要是3,5,5-三甲基乙醇)酯化而得的无色透明液体,分子量419,酸度(以邻苯二甲酸计)<0.025%,酯含量>99,相对密度0.965～0.972(25℃),粘度78～120ｃｐ(20℃),闪点219℃,折光率1.4812(25℃)。本品主要用做乙烯基树脂的通用型增塑剂,挥发性低,逸移性小,能赋予制品良好的耐光性、耐热性、耐老化性和电绝缘性,本品的水抽出性比ＤＯＰ好,但增塑效率不及ＤＯＰ,约低10%,耐寒性也较差,不适用于低温应用的制品,由于价格及质量和其它原因优于ＤＯＰ,现港台及国外先进国家和地区用于取代ＤＯＰ作为主增塑剂使用。

3.5　ＴＸＩＢ2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯,英文名2,2,4-Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ-1,3-ｐｅｎｔａｎｅｄｉｏｌｄｉｉｓｏｂｕｔｙｒａｔｅ。本品为液体,分子量286,色泽(ＡＰＨＡ)<30,酸度(以异丁酸计)≤0.05%,酯含量>98%,相对密度0.942～0.948(20℃),闪点(开杯法)143℃,折光率1.43(25℃),体积电阻率1.5×10″Ω·ｃｍ,相容性好,可赋予制品良好的耐寒性和耐水性,本品可作为ＰＶＣ和氯乙烯共聚物的增塑剂,使用此品可提高填充剂的填充量。美国Ｅａｓｔｍａｎ生产,商品名称ＴＸＩＢ。

3.6　ＤＯＡ己二酸二辛酯ＤＯＡ,英文名Ｄｉｏｃｔｙｌａｄｉｐａｔｅ。它是由己二酸酐和辛醇酯化而得的无色透明油状液体,分子量371,酯含量≥99%,酸值≤0.2ｍｇＫＯＨ/ｇ,相对密度0.921～0.927(25℃),粘度12～15ｃｐ(25℃),体积电阻2×10″Ω·ｃｍ(30℃)。它是ＰＶＣ典型耐寒增塑剂,增塑效率高,受热变色性小,可赋予制品良好的低温柔软性和耐光性,在加工时显示良好的润滑性,制品的手感性好,多与ＤＯＰ.ＤＩＮＰ等主增塑剂并用于耐寒性农膜,冷冻食品包装膜、电线电缆包覆层等。但本品的挥发性较大,耐水性、逸移性、电绝缘性等方面也都有一定不足,使用时应予注意。类似的癸二酸二辛酯ＤＯＳ价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。它是由混合甲酚与三氯氧磷反应而成,或混合甲酚与三氯化磷通氯气酯化后水解而成。是微具气味的清亮粘绸液体。分子量368,酸值≤0.15ｍｇＫＯＨ/ｇ,游离甲酚含量≤0.15%,相对密度1.160～1.180(20℃),粘度78～185ｃｐ(20℃),本品为阻燃性增塑剂。水解稳定性好,耐油性和电绝缘性优良,耐真菌性高,不殖菌。用于ＰＶＣ薄膜、片材、地板料、电线电缆料时,可改善制品的加工性、抗污染性、阻燃性、防霉性和耐磨性。本品耐寒性较差,可通过与耐寒性增塑剂并用加以改善。本品系有毒物质,对动物和人的中枢神经有毒害作用,使用时应当注意。

3.8　ＴＯＴＭ偏苯三酸三辛酯ＴＯＴＭ,英文名Ｔｒｉｏｃｔｙｔｒｉｍｅｌｌｉｔａｔｅ。它是由1,2,4-偏苯三酸酐与2-乙基己醇酯化而得的透明粘绸状液体,微具气味,分子量547,色泽(ＡＰＨＡ)<250,酸值<0.3ｍｇＫＯＨ/ｇ,相对密度0.981～0.997(20℃),粘度100～300ｃｐ(20℃),本品为耐热和耐久性增塑剂,它的增塑效率和加工性能与邻苯二甲酸酯类增塑剂相近,耐久性可与聚合型增塑剂媲美,挥发性低,耐水抽出性、耐逸移性、低温性能和电性能皆优,可用于耐热电线电缆料、极片材、密封垫等要求耐热和耐久性的制品。但本品的耐油性不及聚酯增塑剂,捏合性不及ＤＯＰ。另日本花王石卤佥株式会社生产的均苯四酸四正辛酯较ＴＯＴＭ为好,各项性能与之类似。

3.9　环氧大豆油环氧大豆油英文名Ｅｐｏｘｉｄｉｚｅｄｓｏｙｂｅａｎｏｉｌ。它是精制的豆油在酸存在下用双氧水环氧化制得的浅黄色油状液体,平均分子量950,相对密度0.985～1.000(25℃),着火点310℃,环氧值≥6%,加热后环氧值≥5%(177℃×3ｈ),与ＰＶＣ相容性好,是聚氯乙烯的增塑剂兼热稳定剂。挥发性低,逸移性小,具有优良的热稳定性和光稳定性,耐水性和耐油性亦佳,可赋予制品良好的机械强度、耐候性及电绝缘性能。本品适用于各种ＰＶＣ制品,可与聚酯类增塑剂并用,与热稳定剂并用有显著的协同效应。在配方中使用1～3ｐｈｒ就可达到的要求,瑞士ｃｉｂａＧｅｉｇｙ生产的商品名称为1239的质量。

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重液体石蜡经磺酰氯化反应(转化率达50%)后,再与苯酚酯化而成的浅黄色透明油状液体。平均分子量390,酸值<0.1ｍｇＫＯＨ/ｇ,相对密度1.03～1.07(25℃),粘度100～130ｃｐ(20℃),溶于大多数有机溶剂,不溶于水。挥发性低,能赋予制品优良的耐侯性、物理力学性能和电绝缘性。适用作人造革、薄膜、电线和电缆等制品。但本品受强光照射有轻微变黄的倾向,耐寒性不及ＤＯＰ,因此多

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