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濮陽市誠意增塑劑有限公司

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PVC用增塑劑知識匯總

發布時間:2019/8/26 14:57:50

增塑劑是指可提高聚合物理性的一類物質,增塑劑主要用于PVC樹脂,其用量可占整個增塑劑用量的98%以上。增塑劑的加入,可以降低PVC分子鏈間的作用力,使PVC塑料的玻璃化溫度、流動溫度與所含微晶的熔點均降低,增塑劑可提高樹脂的可塑性,使制品柔軟、耐低溫性能好。


增塑劑在10份以下時對機械強度的影響不明顯,當加5份左右的增塑劑時,機械強度反而***,是所謂反增塑現象。一般認為,反增塑現象是加入少量增塑劑后,大分子鏈***能力增大,使分子有序化產生微晶的效應。加少量的增塑劑的硬制品,其沖擊強度反而比沒有加時小,但加大到一定劑量后,其沖擊強度就隨用量的增大而增大,滿足普適規律了。此外,增加增塑劑,制品的耐熱性和耐腐蝕性均有下降,每增加一份增塑劑,馬丁耐熱下降2~3。因此,一般硬制品不加增塑劑或少加增塑劑。有時為了提高加工流動性才加入幾份增塑劑。而軟制品則需要加入大量的增塑劑,增塑劑量越大,制品就越柔軟。


增塑劑總量,應根據對制品的柔軟程度要求及用途、工藝及使用環境不同而不同。一般壓延工藝生產PVC薄膜,增塑劑總用量在50份左右。吹塑薄膜略低些,一般在45~50份。


增塑劑的主要作用如下:


1.降低聚合物熔融溫度及熔體粘度,從而降低其成型加工溫度;

2.使聚合物制品具有柔軟性、彈性及耐低溫性能。


增塑劑的作用機理:


增塑劑與樹脂的極性不同,其作用機理也不相同。


1. 體積效應 這種效應主要是對非極性增塑劑而言,它的作用方式為插入樹脂的分子鏈中間,增大分子之間的距離,從而消弱分子之間的作用力,降低熔融粘度,增加分子鏈的柔順性,此類增塑劑的加入量越多,其體積效應越大,而且長鏈形狀結構增塑劑的體積效應比環狀結構增塑劑大。


2. 屏蔽效應 這種效應主要是針對極性增塑劑而言,其作用方式為用極性增塑劑與極性聚合物之間的相互作用代替了聚合物分子之間的極性引力,從而消弱了分子間的作用力,這種增塑作用稱為屏蔽效應。


增塑劑的性能:


增塑劑的性能主要包括以下幾項:增塑效率、相容性、耐寒性、耐久性、耐熱性、絕緣性、阻燃性及衛生性等。


增塑效率 指增塑劑對聚合物的增塑能力大小或增塑效果好壞,不同增塑劑增塑效率大小是一個相對概念。增塑效率一般用改變定量柔性指標所需加入增塑劑量的多少來評定,增塑劑加入量越少,其增塑效率越高。一般的分子量的增塑劑較高分子量增塑劑對PVC的增塑效率高,而隨增塑劑分子極性增加,烷基支鏈化程度和芳環結構增多都使增塑效率下降。


常用增塑劑的增塑效率順序為:

DBS>DBP>DOS>DOA>DOP>DIOP>M-50>TCP>PCl-50。


相容性 指增塑劑與聚合物的相容能力,同一增塑劑對不同極性聚合物的相容性不同。


常用增塑劑與PVC相容性順序為:

DBS>DBP>DOP>DIOP>DNP>ED3>DOA>DOS>氯化石蠟。


耐寒性 指增塑劑增塑制品的耐低溫性能。增塑劑的耐寒性與其結構有關,以亞甲基(—CH2—)為主體的脂肪族二元酸酯的耐寒性***,是一類最常用的耐寒增塑劑,而含環狀和支化結構的增塑劑因低溫下在聚合物中運動困難而使其耐寒性極佳。


常用增塑劑的耐寒性順序為:DOS>DOZ>DOA>ED3>DBP>DOP>DIOP>DIDP>DNP>M-50>TCP。


耐久性 指增塑劑在增塑制品中的持久性存在的能力。主要包括耐遷移性、耐抽出性及耐揮發性等。


耐遷移性增塑劑的遷移性包括兩個方面:


一是增塑劑由制品內部向外部表層滲出;

二是增塑劑向與其接觸固體轉移。


增塑劑的遷移與其相容性有關,相容性越差則遷移性越大。 另外,分子量大、含有支鏈或環狀結構增塑劑耐遷移性好。


耐抽出性 指增塑劑擴散到與之接觸的液體介質中的傾向。介質主要有水、溶劑、洗滌劑及潤滑油等。就耐油、耐溶劑性而言,非極性烷基所占比重較大的增塑劑耐抽出性差,苯基、酯基及支化程度高的增塑劑耐抽出性好;而耐水性則與上述正好相反,聚酯類是耐抽出性優良的增塑劑品種。


耐揮發性 指增塑劑受熱時,從制品表面向空氣中擴散的傾向。增塑劑的揮發性與其分子量有關,一般分子量越小,其揮發性越大。從分子結構來看,直鏈烷基結構較支鏈烷基結構增塑劑的耐揮發性好;分子內含有環狀等大體積基團的增塑劑耐揮發性好。一般聚酯類、環氧類、DIOP、TCP及季戊四醇等增塑劑的耐揮發性好。


絕緣性 增塑劑的絕緣性不如PVC樹脂,隨著增塑劑加入量的增大,PVC電絕緣性下降。在PVC絕緣制品選用增塑劑時,要注意其絕緣性。


常用增塑劑的絕緣性順序為:

TCP>DNP>DOP>M-50>ED3>DOS>DBP>DOA。


衛生性 指增塑劑的毒性,大部分增塑劑都無毒或低毒,環氧類和檸檬酸酯類為無毒增塑劑,苯二甲酸酯類和二元羧酸類為低毒增塑劑,但DOP、DOA有致癌嫌疑;磷酸酯類增塑劑大都有毒,只有磷酸二苯2-乙基己酯例外;氯化石蠟也屬有毒類增塑劑。


阻燃性 磷酸酯類和氯化石蠟類屬于阻燃增塑劑,其阻燃性順序為:TCP>TPP>TOP>DPOP。


常用增塑劑品種:


增塑劑的品種很多,按其與聚合物的相容性可以分成主增塑劑和輔助增塑劑兩類。主增塑劑有苯二甲酸酯類和磷酸酯類,輔助增塑劑有脂肪族二元酸酯類、環氧類等。按增塑劑的結構分類可以分成:苯二甲酸酯類、脂肪族二元酸酯類、環氧化物類、聚酯類等。


鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DOP)具有較高的增塑效率和良好的耐揮發性、耐遷移性、耐水抽出性,耐候性等綜合性能。生產軟PVC壓延農膜,以DOP為主增塑劑,并以己二酸二(2-乙基己)酯(DOA)為耐寒增塑劑。環氧脂肪酸酯類增塑劑具有較好的熱穩定性和耐寒性,常用品種為環氧硬脂酸2-乙基己酯、環氧大豆油酸2-乙基己酯等。


食品包裝用高阻隔性聚偏二氯乙烯(PVDC) 薄膜,需添加適量8~10phr無毒增塑劑。主要品種為乙酰檸檬酸三正丁酯、乙酰檸檬酸三(2-乙基己)酯、癸二酸二(2-乙基己)酯(DOS)等。這些增塑劑也是PVC常用的無毒增塑劑。


增塑劑的作用

凡添加到聚合物體系中能使聚合物體系的塑性增加的物質都可以叫做增塑劑。


  增塑劑的主要作用是削弱聚合物分子之間的次價健,即范德華力,從而增加了聚合物分子鏈的***性,降低了聚合物分子鏈的結晶性,即增加了聚合物的塑性,表現為聚合物的硬度、模量、軟化溫度和脆化溫度下降,而伸長率、曲撓性和柔韌性提高。


 增塑劑按其作用方式可以分為兩大類型,即內增塑劑和外增塑劑。


內增塑劑實際上是聚合物的一部分。一般內增塑劑是在聚合物的聚合過程中所引入的***單體。由于***單體共聚在聚合物的分子結構中,降低了聚合物分子鏈的有規度,即降低了聚合物分子鏈的結晶度。例如氯乙烯-酯酸乙烯共聚物比氯乙烯均聚物更加柔軟。內增塑劑的使用溫度范圍比較窄,而且必須在聚合過程中加入,因此內增塑劑用的較少。


外增塑劑是一個低分子量的化合物或聚合物,把增塑劑添加在需要增塑的聚合物內,可增加聚合物的塑性。外增塑劑一般是一種高沸點的較難揮發的液體或低溶點的固體,而且絕大多數都是酯類有機化合物。通常外增塑劑不與聚合物起化學反應,外增塑劑和聚合物的相互作用主要是在升高溫度時的溶脹作用,與聚合物形成一種固體溶液。外增塑劑性能比較全面且生產和使用方便,應用很廣。現在人們一般說的增塑劑都是指外增塑劑。鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)和鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)都是外增塑劑。


增塑劑的分類及性能

增塑劑的品種繁多,在其研究發展階段其品種曾多達1000種以上,作為商品生產的增塑劑不過200多種,而且以原料來源于石油化工的鄰苯二甲酸酯為最多。


  增塑劑的分類方法很多。根據分子量的大小可分為單體型增塑劑和聚合型增塑劑;根據物狀可分為液體增塑劑和固體增塑劑;根據性能可分為通用增塑劑、耐寒增塑劑、耐熱增塑劑、阻燃增塑劑等;根據增塑劑化學結構分類是常用的分類方法。


根據化學結構可分為:


(1)鄰苯二甲酸酯(如: DBP、DOP、DIDP)

(2)脂肪族二元酸酯(如: 己二酸二辛酯DOA、 癸二酸二辛酯DOS)

(3)磷酸酯(如:磷酸***苯酯TCP、磷酸甲苯二苯酯CDP)

(4)環氧化合物(如:環氧化大豆油、環氧油酸丁酯)

(5)聚合型增塑劑(如:己二酸丙二醇聚酯)

(6)苯多酸酯(如: 1,2,4-偏苯三酸三異辛酯)

(7)含氯增塑劑(如: 氯化石蠟、五氯硬酯酸甲酯)

(8)烷基磺酸酯

(9)多元醇酯

(10)其它增塑劑


一種理想的增塑劑應具有如下性能:


(1)與樹脂有良好的相溶性;

(2)塑化效率高;

(3)對熱光穩定;

(4)揮發性低;

(5)遷移性小;

(6)耐水、油和有機溶劑的抽出;

(7)低溫柔性良好;

(8)阻燃性好;

(9)電絕緣性好;

(10)無色、無味、無毒;

(11)耐霉菌性好;

(12)耐污染性好;

(13)增塑糊粘度穩定性好;

(14)價廉。


  增塑劑中鄰苯二甲酸酯類增塑劑用量***,約占增塑劑總產量的80%,我國該類增塑劑主要以鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)和鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)為主。由于受到原料醇來源的***,鄰苯二甲酸二庚酯(DHP)、鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)、鄰苯二甲酸二異辛酯(DIOP)等性能優良的品種,產量不大。


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