增塑劑的定義

增塑劑的品種繁多, 能作為增塑劑使用的化合物, 首要的條件是能與樹脂有很好的相容性。 有高相容性的增塑劑稱為主增塑劑, 因相容性較低而不能添加多量的增塑劑, 稱為付增塑劑, 或稱為輔助增塑劑、增量劑。

聚合物的溶解性可用溶度參數來判斷。溶度參數相近的則相溶性好, 溶度參數相差大的, 則不相容。

PVC的溶度參數為: 19.5 ( MPa^1/2 )

環已酮: 20.3 、四氫呋喃: 19.8 、二氯乙烷: 20.1 ,  這些與PVC溶度相近的溶劑, 都可以溶解PVC, 但不能作為增塑劑使用,  因為它們的熔點低、分子量小、揮發性大, 加到PVC中不會持久, 故不能作增塑劑使用, 可作溶劑用。  還有一些物質的溶度參數相近的物質, 由于它們的沸點高、揮發性低, 而且能與PVC相溶混的物質, 可作為增塑劑用。  如:

鄰苯二甲酸二丁酯: 18.3 、  鄰苯二甲酸二辛酯: 17.8 、

癸二酸二辛酯: 17.8 、      磷酸三甲酚酯: 17.2～18.3 ,

這些物質由于它們的分子量大, 沸點高, 在室溫下不能溶解PVC, 在升高溫度后, 分子擴散加快, 在短時間內就能溶脹PVC, 甚至溶混而成為濃溶液。這些物質當其加入到PVC中時, 能降低PVC的玻璃化溫度而使可塑性增大, 這類物質才稱為增塑劑。

增塑劑的揮發性應該很小, 能夠長時間的保留在聚合物內的, 以保持制品的柔韌性。

增塑劑的作用

熱塑性塑料的線型大分子之間, 存在著相互的作用力, 這種物理的作用力, 它的大小與聚合物的結構有關。  一般的極性分子的作用力比非極性分子的作用力大。  分子間的作用力, 不僅能使聚合物具有一定的機械強度, 而且還影響到其制作成型加工等許多性能。

熱塑型樹脂加工的實質, 就是通過加熱增大聚合物分子的活動性, 削弱分子之間的作用力, 從而使之具有可塑性。 但對于某些極性強, 分子間作用力大, 而又對熱不穩定的聚合物來說, 往往是很困難的。 聚氯乙烯樹脂就是這樣一種強極性的聚合物, 分子之間有很大的作用力, 必須要加熱到一定的溫度 (一般要到160～170度以上 ), 才能顯示出可塑性, 但是該聚合物 ( 聚氯乙烯樹脂 ) 對熱極為敏感, 當加熱到130℃～140℃ 時, 就會發生嚴重的分解, 變為棕色或黑色, 碳化了。  由于分子之間的強作用力, 才使聚氯乙烯制品變得堅硬而脆, 缺乏彈性和柔韌性。

增塑劑的作用, 就在于削弱聚合物分子間的這種作用力, 從而降低聚合物的軟化溫度、熔融溫度和玻璃化的溫度, 增加聚

合物加工時的流動性,  改善聚合物的加工性能和制成品的柔韌性。 增塑劑添加的越多, 制出來的制品就會越柔軟, 不添加增塑劑, 制出來的制品就是硬質品。

增塑劑的主要作用就是降低聚合物的熔融溫度和熔體的粘度。使聚合物的制品具有柔軟性、彈性及低溫性能。

那么它們是通過什么方式發揮增塑的效果呢 ?  一般認為, 增塑劑的分子插入到聚合物的大分子鏈之間, 削弱了聚合物分子之間的作用力, 這種現象可分為三種方式:

1. 隔離作用:

增塑劑的分子介入聚合物的大分子之間, 增大了大分子間的距離, 從而削弱了大分子間的作用力。

這常用來解釋非極性的增塑劑加入到非極性的聚合物中的增塑作用。

2. 屏蔽作用:

增塑劑的非極性部分遮蔽了聚合物的極性基, 使相鄰的聚合物分子的極性基不發生作用。

3. 偶合作用:

增塑劑分子的極性基團與聚合物分子的極性極團偶合, 破壞了原來聚合物分子間的極性聯結, 從而削弱了聚合物分子間原來的作用力。

增塑劑通常是難揮發的高沸點的液體有機化合物, 一般不與聚合物發生化學反應。 只起到物理的容脹、隔離、幫蔽、偶合的作, 使聚合物的大分子間的聚合力減弱, 使鏈段比較柔軟, 降低了熔融溫度易于加工而己。

增塑劑的分類

增塑劑的品種很多, 分類方法也不一, 常用的分類方法有以下的幾種:

1. 根據增塑劑與樹脂粉的相容性分類

按照增塑劑與樹脂粉相容性的大小, 可分為主增塑劑、 輔助增塑劑和增量劑三類。

a.  主增塑劑與樹脂粉有良好的相容性, 相容的比例 ( 以重量比, 增塑劑 : 樹脂粉 ) 可達到1 : 1以上,  而且能夠單獨的使用。

b.  輔助增塑劑與樹脂粉的相容性就比較差了, 相容的比例 ( 以重量比, 增塑劑 : 樹脂粉 ) 低于 1 : 3 ,  一般不能夠單獨的使用, 必需要與適當的主增塑劑配合使用, 以便增加它們的相容性。

c.  增量劑與樹脂粉的相容性就更差了, 相容的比例 ( 以重量比, 增量劑 : 樹脂粉 ) 低于 1 : 20 。  這一類的增塑劑的增塑效果是有限的, 主要是成本低, 能起到降低制品成本的作用, 但要求它與主增塑劑和輔助增塑劑都有良好的相容性, 只能混合在主、輔增塑劑之中一起使用的。

  還要求它不與其他的助劑起反作用。

2. 根據添加方式分類

按照增塑劑加入到聚合物中的方式來分類, 可將其分為外增塑劑和內增塑劑兩大類。 外增塑劑, 系在塑料加工時的配料的過程中加入的增塑劑, 增塑劑與樹脂粉之間沒有化學鍵的聯結。  內增塑劑是在樹脂粉合成的過程中, 作為共聚的單體加入的, 以化學鍵結合到樹脂粉的分子鏈上, 能提高樹脂本身的塑性, 能使制品獲得柔韌性, 起到了增塑劑的效果的物質。

3. 根據應用性能分類  

不同的增塑劑有著不同的特色, 適用于不同的應用領域,

有些增塑劑除具有增加塑性、柔軟性的功能之外, 還有一些其他的改性效果。  如: 耐寒、耐熱、耐燃、耐候等。

根據增塑劑的應用性能可分為如下幾類:

( 1 ) 耐寒性增塑劑  如: DOS 、 DOA等。

( 2 ) 耐熱性增塑劑  如: TOTM 等。

( 3 ) 耐燃性增塑劑  如: TOP、 TBP 等。

( 4 ) 耐候性增塑劑。

( 5 ) 防霉性增塑劑。

( 6 ) 防潮性增塑劑。

( 7 ) 抗靜電性增塑劑等。

這一分類方法對于應用較為方便, 你的制品要求那方面的性能, 就可選用那方面的增塑劑。

4.  根據分子量分類

按照增塑劑分子量的大小, 可分為單體型的增塑劑和聚合型的增塑劑兩大類。

單體型的增塑劑是分子量較低的簡單的化合物, 一般都有

明確的結構式和固定的分子量, 分子量多在200～500之間。

聚合型的增塑劑系分子量都是較大的線型聚合物, 平均分子量都在1000以上, 由于它的分子量大, 其揮發性小、遷移性也小, 耐抽出, 還可以改善塑料制品的機械強度。

 5 . 根據化學結構分類

這是最常用的分類方法之一, 按照增塑劑化學分子式的結構, 可分為如下幾類:

鄰苯二甲酸酯類: 如: DOP、DBP、DEP、DMP等。

簡苯二甲酸酯類: 如: DOIP、DIOIP等。

己二酸酯類: 如: DOA、DNA、DIOA等。

任二酸酯類: 如: DOZ、DIOA、DIBA等。

癸二酸酯類: 如: DOS、DBS、DMS等。

檸檬酸酯類: 如: TEC、TBC等。

硬脂酸酯類: 如: BS、GMS等。

磷酸酯類:  如; TEP、TBP、TOP等。

油酸酯類:  如: 油酸甲酯、油酸丁酯等。

偏苯三酸酯類:  如: TOTM、TCTM、TIOTM等。

環氧類化合物: 如: EPO、EPS、ED3 等。

馬來酸酯類: 如: DBM、DOM、DEM等。

這種分類方法, 分的比較詳細, 還有很多種, 如: 月桂酸酯類、富馬酸酯類、衣康酸酯類、含氯增塑劑、磺酸衍生物、甘油衍生物, 以及多元醇衍生物等々, 還有很多, 這里就不一一的介紹了。

旭一塑化科研部