增塑剂的定义

增塑剂的品种繁多, 能作为增塑剂使用的化合物, 首要的条件是能与树脂有很好的相容性。 有高相容性的增塑剂称为主增塑剂, 因相容性较低而不能添加多量的增塑剂, 称为付增塑剂, 或称为辅助增塑剂、增量剂。

聚合物的溶解性可用溶度参数来判断。溶度参数相近的则相溶性好, 溶度参数相差大的, 则不相容。

PVC的溶度参数为: 19.5 ( MPa1/2 )

环已酮: 20.3 、四氢呋喃: 19.8 、二氯乙烷: 20.1 ,  这些与PVC溶度相近的溶剂, 都可以溶解PVC, 但不能作为增塑剂使用,  因为它们的熔点低、分子量小、挥发性大, 加到PVC中不会持久, 故不能作增塑剂使用, 可作溶剂用。  还有一些物质的溶度参数相近的物质, 由于它们的沸点高、挥发性低, 而且能与PVC相溶混的物质, 可作为增塑剂用。  如:

邻苯二甲酸二丁酯: 18.3 、  邻苯二甲酸二辛酯: 17.8

癸二酸二辛酯: 17.8 、      磷酸三甲酚酯: 17.218.3 ,

这些物质由于它们的分子量大, 沸点高, 在室温下不能溶解PVC, 在升高温度后, 分子扩散加快, 在短时间内就能溶胀PVC, 甚至溶混而成为浓溶液。这些物质当其加入到PVC中时, 能降低PVC的玻璃化温度而使可塑性增大, 这类物质才称为增塑剂。

增塑剂的挥发性应该很小, 能够长时间的保留在聚合物内的, 以保持制品的柔韧性。

 

增塑剂的作用

热塑性塑料的线型大分子之间, 存在着相互的作用力, 这种物理的作用力, 它的大小与聚合物的结构有关。  一般的极性分子的作用力比非极性分子的作用力大。  分子间的作用力, 不仅能使聚合物具有一定的机械强度, 而且还影响到其制作成型加工等许多性能。

热塑型树脂加工的实质, 就是通过加热增大聚合物分子的活动性, 削弱分子之间的作用力, 从而使之具有可塑性。 但对于某些极性强, 分子间作用力大, 而又对热不稳定的聚合物来说, 往往是很困难的。 聚氯乙烯树脂就是这样一种强极性的聚合物, 分子之间有很大的作用力, 必须要加热到一定的温度 (一般要160170以上 ), 才能显示出可塑性, 但是该聚合物 ( 聚氯乙烯树脂 ) 对热极为敏感, 当加热到130140, 就会发生严重的分解, 变为棕色或黑色, 碳化了。  由于分子之间的强作用力, 才使聚氯乙烯制品变得坚硬而脆, 缺乏弹性和柔韧性。

增塑剂的作用, 就在于削弱聚合物分子间的这种作用力, 从而降低聚合物的软化温度、熔融温度和玻璃化的温度, 增加聚

合物加工时的流动性,  改善聚合物的加工性能和制成品的柔韧性。 增塑剂添加的越多, 制出来的制品就会越柔软, 不添加增塑剂, 制出来的制品就是硬质品。

增塑剂的主要作用就是降低聚合物的熔融温度和熔体的粘度。使聚合物的制品具有柔软性、弹性及低温性能。

那么它们是通过什么方式发挥增塑的效果呢 ?  一般认为, 增塑剂的分子插入到聚合物的大分子链之间, 削弱了聚合物分子之间的作用力, 这种现象可分为三种方式:

1. 隔离作用:

增塑剂的分子介入聚合物的大分子之间, 增大了大分子间的距离, 从而削弱了大分子间的作用力。

这常用来解释非极性的增塑剂加入到非极性的聚合物中的增塑作用。

2. 屏蔽作用:

增塑剂的非极性部分遮蔽了聚合物的极性基, 使相邻的聚合物分子的极性基不发生作用。

3. 偶合作用:

增塑剂分子的极性基团与聚合物分子的极性极团偶合, 破坏了原来聚合物分子间的极性联结, 从而削弱了聚合物分子间原来的作用力。

增塑剂通常是难挥发的高沸点的液体有机化合物, 一般不与聚合物发生化学反应。 只起到物理的容胀、隔离、帮蔽、偶合的作, 使聚合物的大分子间的聚合力减弱, 使链段比较柔软, 降低了熔融温度易于加工而己。

 

增塑剂的分类

增塑剂的品种很多, 分类方法也不一, 常用的分类方法有以下的几种:

1. 根据增塑剂与树脂粉的相容性分类

按照增塑剂与树脂粉相容性的大小, 可分为主增塑剂、 辅助增塑剂和增量剂三类。

a.  主增塑剂与树脂粉有良好的相容性, 相容的比例 ( 以重量比, 增塑剂 : 树脂粉 ) 可达1 : 1,  而且能够单独的使用。

b.  辅助增塑剂与树脂粉的相容性就比较差了, 相容的比例 ( 以重量比, 增塑剂 : 树脂粉 ) 低于 1 : 3 ,  一般不能够单独的使用, 必需要与适当的主增塑剂配合使用, 以便增加它们的相容性。

c.  增量剂与树脂粉的相容性就更差了, 相容的比例 ( 以重量比, 增量剂 : 树脂粉 ) 低于 1 : 20  这一类的增塑剂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, 但要求它与主增塑剂和辅助增塑剂都有良好的相容性, 只能混合在主、辅增塑剂之中一起使用的。

  还要求它不与其他的助剂起反作用。

2. 根据添加方式分类

按照增塑剂加入到聚合物中的方式来分类, 可将其分为外增塑剂和内增塑剂两大类。 外增塑剂, 系在塑料加工时的配料的过程中加入的增塑剂, 增塑剂与树脂粉之间没有化学键的联结。  内增塑剂是在树脂粉合成的过程中, 作为共聚的单体加入的, 以化学键结合到树脂粉的分子链上, 能提高树脂本身的塑性, 能使制品获得柔韧性, 起到了增塑剂的效果的物质。

3. 根据应用性能分类  

不同的增塑剂有着不同的特色, 适用于不同的应用领域,

有些增塑剂除具有增加塑性、柔软性的功能之外, 还有一些其他的改性效果。  如: 耐寒、耐热、耐燃、耐候等。

根据增塑剂的应用性能可分为如下几类:

( 1 ) 耐寒性增塑剂  : DOS  DOA等。

( 2 ) 耐热性增塑剂  : TOTM 等。

( 3 ) 耐燃性增塑剂  : TOP TBP

( 4 ) 耐候性增塑剂。

( 5 ) 防霉性增塑剂。

( 6 ) 防潮性增塑剂。

( 7 ) 抗静电性增塑剂等。

这一分类方法对于应用较为方便, 你的制品要求那方面的性能, 就可选用那方面的增塑剂。

4.  根据分子量分类

按照增塑剂分子量的大小, 可分为单体型的增塑剂和聚合型的增塑剂两大类。

单体型的增塑剂是分子量较低的简单的化合物, 一般都有

明确的结构式和固定的分子量, 分子量多在200500之间。

聚合型的增塑剂系分子量都是较大的线型聚合物, 平均分子量都在1000以上, 由于它的分子量大, 其挥发性小、迁移性也小, 耐抽出, 还可以改善塑料制品的机械强度。

 5 . 根据化学结构分类

这是最常用的分类方法之一, 按照增塑剂化学分子式的结构, 可分为如下几类:

邻苯二甲酸酯类: : DOPDBPDEPDMP等。

简苯二甲酸酯类: : DOIPDIOIP等。

己二酸酯类: : DOADNADIOA等。

任二酸酯类: : DOZDIOADIBA等。

癸二酸酯类: : DOSDBSDMS等。

柠檬酸酯类: : TECTBC等。

硬脂酸酯类: : BSGMS等。

磷酸酯类:  ; TEPTBPTOP等。

油酸酯类:  : 油酸甲酯、油酸丁酯等。

偏苯三酸酯类:  : TOTMTCTMTIOTM等。

环氧类化合物: : EPOEPSED3 等。

马来酸酯类: : DBMDOMDEM等。

这种分类方法, 分的比较详细, 还有很多种, 如: 月桂酸酯类、富马酸酯类、衣康酸酯类、含氯增塑剂、磺酸衍生物、甘油衍生物, 以及多元醇衍生物等々, 还有很多, 这里就不一一的介绍了。

旭一塑化科研部

2017年05月31日

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