聚氯乙烯環(huán)保增塑劑探析

劉小瓊 張建明 劉小兵

浙江建業(yè)化工股份有限公司 311611

聚氯乙烯環(huán)保增塑劑探析

劉小瓊 張建明 劉小兵

浙江建業(yè)化工股份有限公司 311611

本文結(jié)合聚氯乙烯的應(yīng)用原理，對幾種聚氯乙烯環(huán)保增塑劑進行具體分析與闡述，以更好地發(fā)揮高效催化劑的應(yīng)用價值。

聚氯乙烯； 環(huán)保增塑劑； 原理； 應(yīng)用

前言

在現(xiàn)代塑料工業(yè)生產(chǎn)中，聚氯乙烯成為重要產(chǎn)品之一，并得以廣泛應(yīng)用。在加工過程中，聚氯乙烯需要應(yīng)用較多增塑劑作用，而鄰苯二甲酸酯類產(chǎn)品為當前使用最多的增塑劑類型。由于鄰苯二甲酸酯類產(chǎn)品的彈性性能較強、具有持久的耐力性能，尤其在玩具、人造革等聚氯乙烯軟制品中，具有重要作用。但是在實際應(yīng)用中，鄰苯二甲酸酯類增塑劑具有致癌可能性，并已在國外限制使用。針對這一實際情況，我國已經(jīng)制定相關(guān)法律法規(guī)，并逐漸將含有大量鄰苯二甲酸酯類的產(chǎn)品淘汰，尤其在醫(yī)療器械、食品包裝、兒童玩具等領(lǐng)域，堅決禁止使用；因此，如何采用新型環(huán)保的增塑劑，已成為今后研發(fā)的重點，以下將就此問題進行具體分析。

1、聚氯乙烯環(huán)保增塑劑的應(yīng)用原理

對于聚氯乙烯樹脂來說，是強極性聚合物，它們之間的分子作用力非常大，因此熔融溫度、軟化溫度相對較高，只有達到160～210℃才能完成加工。另外，在聚氯乙烯分子中，如果采取取代氯的方式，可能造成聚氯乙烯樹脂的稀酸鹽溢出現(xiàn)象，進而引發(fā)降解反應(yīng)。因此，采用聚氯乙烯材料，如果出現(xiàn)溫度增加、熱極不穩(wěn)定等現(xiàn)象，則產(chǎn)生稀酸鹽溢出問題。如果是純聚氯乙烯，則溫度為120℃左右即開始發(fā)生反應(yīng)，進而加速聚氯乙烯的降解速度。應(yīng)用增塑劑，主要將極性增塑劑分子插進入聚氯乙烯樹脂中，加大各個分子之間的距離。此時，增塑劑與聚氯乙烯分子鏈的極性部分將產(chǎn)生相互作用，熔體黏度有所降低，可保證分子鏈柔順性的增強。這樣，即使在冷卻狀態(tài)下，聚氯乙烯增劑體系也可在原有位置保留，進而降低聚氯乙烯的分子作用力。

對于增塑劑來說，其加入的量越大，體積效應(yīng)將隨之增加；同時，長鏈條的結(jié)構(gòu)形狀增塑劑體積將大于環(huán)狀結(jié)構(gòu)的增塑劑。因此，聚合物分子鏈之間的結(jié)晶度與引力產(chǎn)生直接的抗塑化作用，并與聚合物的物理結(jié)構(gòu)、化學結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。例如，通過加入增塑劑，可以弱化聚氯乙烯分子鏈之間的作用力，將聚氯乙烯塑料中的流動溫度、玻璃溫度、微量晶體熔點等降低，增強聚氯乙烯樹脂的可塑性，確保制品的耐溫性能良好。一般情況下，所謂“反增塑現(xiàn)象”主要指：當加入少量的增塑劑之后，加大大分子鏈的活動能力，產(chǎn)生有序的微晶效應(yīng)；如果摻入一部分的增塑劑硬制品，則沖擊力度將有所降低；但是當硬制品增加到一定劑量，沖擊強度將繼續(xù)增大。

另外，對于增塑劑用量的不斷增加，其制品的耐腐蝕性、耐熱性也有所降低。因此，在硬制品加工過程中，盡量不摻入增塑劑或者控制增塑劑的數(shù)量。有時候，為了確保加工流動性的順暢，可以加入幾份增塑劑，但具體數(shù)量應(yīng)根據(jù)工況而定；在軟制品加工過程中，就需要加入更多的增塑劑，增塑劑的數(shù)量越多，則柔軟性越好。

2、環(huán)保型聚氯乙烯增塑劑

2.1 植物油基增塑劑

植物油基增塑劑，是當前最為常見的環(huán)保型聚氯乙烯增塑劑之一，利用官能團的反應(yīng)作用，改造天然植物油中的甘油酯結(jié)構(gòu)，以保證天然植物油和聚氯乙烯的相容性。在植物油基增塑劑中，環(huán)氧植物油增塑劑的作用不容忽視，屬于三元環(huán)氧基結(jié)構(gòu)的化合物。當前，我國加深對環(huán)氧植物油增塑劑的研究力度，并涉及諸多領(lǐng)域，如葵花籽油、環(huán)氧大豆油、亞麻油、向日葵油、蓖麻油等；環(huán)氧大豆油的開發(fā)時間較早，應(yīng)用也最為廣泛，當前已經(jīng)在聚氯乙烯工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

使用環(huán)氧植物油類增塑劑，可較好地穩(wěn)定光作用及熱作用，提高耐溫性，不會隨意產(chǎn)生遷移或者降霜問題，并與聚氯乙烯樹脂良好相容，基本可以在所有的聚氯乙烯產(chǎn)品中應(yīng)用。這樣，更好地改善聚氯乙烯制品中的熱穩(wěn)定性與光穩(wěn)定性。利用環(huán)氧類增塑劑中的聚氯乙烯塑料制品，可有效控制材料成本，提高各項物理性能，如耐折性、耐老化性、耐熱性等等。

在軟質(zhì)聚氯乙烯制品或者硬質(zhì)聚氯乙烯制品的加工過程中，摻入環(huán)氧大豆油，則可制成無毒的聚氯乙烯產(chǎn)品，如食品包裝、藥物包裝、透明包裝盒等。同樣，在戶外使用的聚氯乙烯塑料制品，如塑料門窗、防火卷材等，都應(yīng)用到環(huán)氧大豆油，以確保制品的透明性能、無毒性能。將聚酯類增塑劑與環(huán)氧植物油增塑劑聯(lián)合使用，可以降低聚酯遷移性，保持良好的協(xié)同效應(yīng)，減少應(yīng)用有機金屬鹽的劑量，進一步控制產(chǎn)品成本。

2.2 檸檬酸酯類增塑劑

檸檬酸酯類增塑劑的品種多樣，其中以乙?；鶛幟仕崛□?、檸檬酸三丁酯較為常見。檸檬酸三丁酯的原材料為檸檬酸與丁酯，可以應(yīng)用于藥品包裝、食品包裝或者儀器包裝中，涉及衛(wèi)生品、飲食、玩具等諸多行業(yè)。當前，美國食品與藥物管理局已經(jīng)將檸檬酸三丁酯認定為增塑劑中最安全的產(chǎn)品之一，并可以應(yīng)用于以上提到的各個行業(yè)中。在該物質(zhì)的應(yīng)用過程中，可以和聚氯乙烯較好地相容，極大提高增塑效率與質(zhì)量水平。經(jīng)過增塑之后，塑料在低溫狀態(tài)下的撓曲性能較好，熔封狀態(tài)下的熱穩(wěn)定度良好，不會產(chǎn)生變色現(xiàn)象。在乙?；鶛幟仕崛□ブ?，除了具備以上檸檬酸三丁酯的各種優(yōu)勢以外，由于乙?；呀?jīng)將烴基封閉，因此進一步改善水敏性與揮發(fā)性。同時可以作為聚偏氯乙烯的穩(wěn)定劑，或者金屬與薄膜黏合的改良劑，如果黏合物長時間在水中浸泡，將產(chǎn)生較強的黏合作用力。

2.3 離子液體增塑劑

離子液體主要包括正負電離子兩部分，可以在-100℃～200℃之間以液體狀態(tài)呈現(xiàn)，且不容易產(chǎn)生會發(fā)，可以和各種有機材料、無機材料相容。在進行紫外實驗過程中，在遠紫外線的照射下，離子液體和鄰苯二甲聚酯類增塑劑的作用基本相同；但是在進行遷移、耐抽出等實驗時，其性能明顯優(yōu)越，比當前日用品、藥品中使用的增塑劑性能更佳。采用離子狀態(tài)液體的增塑劑，其產(chǎn)品無論是運動流失、使用壽命，柔軟性等，都有較好的性能，可以較好地克服增塑劑加工過程中容易揮發(fā)的弊端。

據(jù)相關(guān)實驗結(jié)果顯示，利用離子液體取替鄰苯二甲酸之類增塑劑，具有良好的應(yīng)用前景，通過轉(zhuǎn)換離子液體中的陽離子與陰離子，可以獲得更多的離子液體品種，以此擴大離子液體增塑劑的原料來源。但是對于離子液體的結(jié)構(gòu)來說，具有多元化的變化特征，給篩選恰當?shù)脑鏊軇╇x子帶來難度，雖然并不是所有離子液體都可以增強聚合物的塑形效果，也不是所有性能都為優(yōu)異狀態(tài)，但是由于其結(jié)構(gòu)具有可調(diào)節(jié)特征，因此可以在設(shè)計中廣泛應(yīng)用。

2.4 聚合物增塑劑

所謂聚合物增塑劑，主要指利用聚合物作為聚氯乙烯的增塑劑，其揮發(fā)性較低，應(yīng)用性能良好。通過精心設(shè)計分子，可以獲得揮發(fā)性能良好、滲出性能良好、與聚氯乙烯塑料相容性良好的品種。但是由于該品種的價格偏高、增速效率不理想，因此其使用性能仍有待提高。

由上可見，在低碳經(jīng)濟背景下，人們的環(huán)保意識有所增強，聚氯乙烯環(huán)保增塑劑將得以更多發(fā)展空間。我國作為發(fā)展中國家，應(yīng)擔負起開發(fā)無公害、無毒、無污染的增塑劑產(chǎn)品的責任，應(yīng)用清潔生產(chǎn)方式，推動塑料助劑的良性發(fā)展。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.078