溶剂化增塑剂 _生活百科

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溶剂化增塑剂在塑胶、橡胶工业中，添加到聚合物中，能够增加材料加工成型时的可塑性和流动性能。并赋予製品柔韧性的有机物质被称为增塑剂。
【溶剂化增塑剂】按照增塑剂对聚合物的溶解性可分为溶剂型增塑剂和非溶剂型增塑剂两类，前者对树脂有较强的溶剂化作用，可溶解一部分树脂，后者的溶剂化作用很小，不能溶解聚合物，只能起溶胀作用。
基本介绍中文名：溶剂化增塑剂
外文名：Solvating plasticizers
作用：赋予製品柔韧性
简介通常是一些粘稠的难挥发的高沸点液体有机化合物或容易熔化的低熔点固体。一般不与聚合物发生化学反应。增塑剂本身能给硬质聚合物以可塑性，能使聚合物的成型加工易于进行。能使塑胶具备适合使用目的的种种特性。增塑剂工业套用起始于1868年，当时Hyatt将樟脑用于硝基纤维素使其具有可塑性。增塑剂一般可用于热塑性树脂，如乙酸纤维素、硝基纤维素、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯、聚乙烯醇缩丁醛及聚氯乙烯等。使用增塑剂作用最显着，用量最多的是聚氯乙烯，一般添加量为聚氯乙烯的35%一60% 。增塑剂的性能要求理想的增塑剂应具备的条件是：与树脂有良好的相容性，即被加工物质能够容纳儘可能多的增塑剂并形成均一、稳定的体系；增塑效率高，增塑速度快；耐久性好（挥发性低，迁移性小，耐抽出性高）；环境稳定性好（耐光、耐热、耐寒、耐菌、电绝缘性、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）；无色，互溶性好；电绝缘性好；粘度稳定性好；价格低廉。事实上，没有一种增塑剂能满足上述所有条件，实际配合时，多数是将两种或多种增塑剂并用，以取长补短。获得最好的增塑效果并达到全面的性能要求。增塑剂的作用机理热塑性塑胶的线型大分子之间存在着相互作用力，这种物理作用力来自于范德华力（静电力、诱导力和色散力）和氢键，它的大小与聚合物结构有关。一般来说，极性分子的作用力比非极性分子大。分子间的作用力不仅使聚合物具有一定的力学强度，而且还影响到其成型加工等许多性能。热塑性树脂加工的实质就是通过加热。增大聚合物分子的活动性，削弱其间的作用力，从而使之具有可塑性。但对于某些极性强、分子问作用力大、而又对热不稳定的聚合物来说，往往遇到困难。比如，聚氯乙烯是一种强极性聚合物，分子问有很大的作用力，需要加热到一定的温度（160℃以上）方能显示塑性，但该聚合物对热极敏感。当加热到130-140℃时就开始发生严重的热分解．变为棕色或黑色。由于聚氯乙烯分子问的强作用力使其製品变得坚硬，缺乏弹性和柔韧性。增塑剂的作用机理就在于削弱聚合物分子间的作用力，从而降低软化温度、熔融温度和玻璃化温度，减小熔体的粘度，增加其流动性，改善聚合物的加工性和製品的柔韧性。至今尚无统一的理论。一般认为，增塑剂插入到聚合物大分子之间，削弱了分子间的作用。具体有三种方式：（1）隔离作用一增塑剂介于大分子之间。增大其间的距离，从而削弱分子间的作用力，以此来解释非极性增塑剂加入非极性聚合物中的增塑作用。（2）禁止作用一增塑剂的非极性部分遮蔽聚合物的极性基，使相邻聚合物分子的极性基不发生作用。（3）偶合作用一增塑剂的极性基团与聚合物分子极性基团偶合。破坏原来聚合物分子间的极性联结，从而削弱其作用力。增塑剂的选用为某种树脂或某种製品选定合适的增塑剂，要做到判断準确并非是件容易的事。根据积累的经验，应考虑的因素有：增塑剂本身的性能；树脂的性能；要求製品的性能；增塑剂的加工适应性；相容性；成本控制；等等。相容性对增塑剂来说尤为重要，是选择增塑剂时首先应考虑的基本性质。所谓相容性是指两种或多种物质混合时的相互亲合性，相容性好能够形成均质混合体系。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。製品的柔韧性好，使用寿命长。增塑剂在聚合物中的相容性好坏，目前还没有绝对的判据，主要根据配合试验和经验来断定。评价增塑剂的相容性主要有观察法、溶解度参数和介电常数等方法，应当指出，这些方法在使用中都有一定的局限性。观察法是评价相容性的一个简便方法。将增塑剂、树脂和适当的溶剂按一定的比例混合。调製成均匀的溶液后流延製成薄膜。观察薄膜的透明状况来判断相容性，薄膜均质透明表明相容性好，模糊则意味着相容性差。溶解度参数即根据极性越相近者越容易互溶的原理。增塑剂的溶解度参数与树脂的溶解度参数越接近，两者的相容性越好。介电常数是分子极性的函式，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成果，增塑剂介电常数为4~8 。与树脂的相容性好。对于一个确定的配方，要使製品的所有性能都达到最佳值是不可能的。有些性能之间往往是互相矛盾的。所以。选用增塑剂时首先要保证满足主要的性能要求，当然对其它一些性能也必须认真权衡。有时会因为忽视一些被认为是次要的性能，如色泽、耐菌性等，而严重影响製品的使用价值或商品价值。主要溶剂化增塑剂1邻苯二甲酸酯类邻苯二甲酸酯是由1mol苯酐和2mol稍的相应的一元醇在强酸性催化剂（Lewis酸、同多酸、杂多酸、离子交换树脂）作用下加热反应生成的。选用的一元醇（或酚）有甲醇、乙醇、正丁醇、异丁醇、辛醇、正辛醇、异辛醇、仲辛醇、环己醇、甲基环已醇、庚醇、壬醇、异壬醇、癸醇、异癸醇、苄醇、十一醇、十三醇、十四醇、苯酚、甲氧基乙醇、乙氧基乙醇、丁氧基乙醇等。目前邻苯二甲酸酯类增塑剂的消耗量很大。早已经出现了相应产品的工业连续化大生产，它们的特点是经济效益好，产品质量稳定。此外。为了适应其他增塑剂多品种少批量生产的需要．还有採用通用设备进行间歇生产的所谓万能生产装置。它们既能生产邻苯二甲酸酯类。也能生产各种脂肪族二元酸酯、偏苯三酸酯、环氧化合物、聚酯等增塑剂。邻苯二甲酸酯类即邻苯二甲酸二烷基酯。从1933年以来就在增塑剂工业中便占据统治地位．是增塑剂工业中最重要的品种。邻苯二甲酸酯类既有最理想的工作特性，又原料易得，成本也低，具有各种增塑剂的综合性能。邻苯二甲酸酯类增塑剂在聚氯乙烯树脂中套用最广泛。占增塑剂市场的80%左右。邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、二乙酯（DEP）、二丁酯（DBP）呈强极性，适用于增塑纤维素、聚乙酸乙烯酯和聚乙烯醇缩丁醛。邻苯二甲酸二丁酯有3种异构体：二正丁酯、二异丁酯、二仲丁酯，其中使用最普遍的是二正丁酯。它们与PVC的相容性最好，能使塑胶製品产生很高的柔软性，是最有效的增塑剂之一，但其缺点是挥发较高，对水的溶解度较大。二异丁酯和二仲丁酯是近年来随石油化工而发展起来的，可部分代替二正丁酯使用，但增塑效率稍差。邻苯二甲酯二辛酯有4种异构体：二(2-乙基己)酯（DOP）、二异辛酯（DIOP）、二仲辛酯（DCP）和二正辛酯（DNOP），它们综合性能较好。其中二异辛酯和二仲辛酯毒性较小。可以用于水分较多的食品包装。二正辛酯是近年来合成的成功产品，它的性能比DOP更好。二异辛酯是混合酯，其组成大致是：3 ， 4一二甲基己酯、4 ， 5一二甲基己酯、2 ， 4-二甲基己酯、3或5一甲基庚酯及其他伯醇酯。邻苯二甲酸二壬酯（DNP）具有较低的挥发性，在高温下有较好的耐老化性能。邻苯二甲酸二异癸酯（DIDP）、二(十三)酯（DTDP）是邻苯二甲酸酯类中醇基的烷基链较长的一种，挥发性较低，耐热性好．特别适用于耐高温的电线电缆。混合直链醇的开发成功．开创了大规模工业生产邻苯二甲酸直链醇酯的历史。该类醇都具有偶数碳骨架，直链率为90%以上的称为直链醇，直链率在50%以上的称準直链醇。邻苯二甲酸直链醇酯性能比较全面，不仅挥发性能低，而且低温性能好。特别适用于汽车风挡玻璃的防雾、汽车仪錶盘和耐高温电缆。一般来说，增塑剂分子中带有侧链结构的酯。对增塑效率、低温柔曲性和耐挥发性等都有不利影响。高度侧链的邻苯二甲酸酯随羰基合成醇的发展而得到了相应的发展。其中增长较快的是挥发度较低的邻苯二甲酸二异癸酯和邻苯二甲酸二（十三）酯。邻苯二甲酸混合醇酯的性能一般比单一醇的酯性能好，邻苯二甲酸丁苄酯（BBP）、邻苯二甲酸丁辛酯（BOP）、邻苯二甲酸正己正辛正癸酯（DNODP-610）、邻苯二甲酸正辛正癸酯（DNODP-8l0）一般都能满足绝缘和食品级指标的要求。邻苯二甲酸二苄酯热熔的快，容易加工。邻苯二甲酸丁苄酯的最大特点是使增塑的PVC耐污染和耐水抽出。动物油对它的抽出量仅为DOP的1/5~1/10 。因此多与其他增塑剂配合。用来生产地板砖、铺面装饰材料、瓦楞板等高填充塑胶製品。与DOP掺混生产的薄膜和人造革。可赋予製品以优良的透明性和表面光滑性。用于乙基纤维素时，可製得透明的板材、薄膜、模塑製品和热熔粘合剂。2 磷酸三甲苯酯随着软质PVC在交通运输、家庭装饰等领域中套用的增加和安全意识的增强，对耐燃增塑剂的要求也日益增长。其中磷酸酯类阻燃增塑剂发展较快。磷酸酯是由三氯氧磷或三氯化磷与醇（同邻苯二甲酸酯类）或酚反应而得。脂肪醇与三氯氧磷的反应要比甲酚与三氯氧磷的反应更容易。因此，磷酸三烷基酯通常是在较低的温度下製备，而磷酸三苯酯和磷酸三甲苯酯必须升高温度才能合成。磷酸混合烷基芳基酯是先使三氯氧磷与一定比例的芳基反应，然后在低温下滴加烷基醇而成。磷酸酯类增塑剂除具有增塑作用外，尚有阻燃作用。是一种具有多功能的增塑剂。磷酸酯与聚氯乙烯、纤维紊、聚乙烯、聚苯乙烯等多种树脂和合成橡胶有良好的相容性。它们作为纤维素增塑剂已有100多年的历史。但它的真正发展还是和PVC的兴起而联繫在一起的。磷酸酯类增塑剂有4种类型：磷酸三烷基酯、磷酸三芳基酯、磷酸烷基芳基酯和含氯磷酸酯。磷酸酯类增塑剂在PVC中的增塑作用，因结构不同而有很大差异。一般是增塑效率随芳香性增加而降低。而溶解力的顺序则相反。如磷酸三芳基酯的阻燃性能比磷酸三烷基酯的好，但相容性则不好。而磷酸烷基二芳基酯的阻燃性和增塑效率都好。磷酸三烷基酯的低温性能特别好，但挥发性则较高。磷酸三甲苯酯的低温性能不好，但挥发损失则较小。磷酸酯一般毒性都很强，除磷酸一辛二苯酯外不能用于食品包装的场合。另外，当磷酸酯增塑剂用作增塑系统的主要成分时。有减弱热稳定性的性质，这是磷酸酯增塑剂不能用作主增塑剂的原因之一。磷酸三芳基酯的代表是磷酸三甲苯酯（TCP）。它们是由邻、间甲酚衍生而来的。最常用的磷酸烷基二芳基酯是磷酸一辛二苯酯（2一EHDPP）。