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

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本文結(jié)合聚氯乙烯的應(yīng)用原理，對(duì)幾種聚氯乙烯環(huán)保增塑劑進(jìn)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(jià)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(guò)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(dāng)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(qiáng)、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(shí)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(guó)外限制使用。針對(duì)這一實(shí)際情況，我國(guó)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(jiān)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(diǎn)，以下將就此問(wèn)題進(jìn)行具體分析。

1、聚氯乙烯環(huán)保增塑劑的應(yīng)用原理

對(duì)于聚氯乙烯樹脂來(lái)說(shuō)，是強(qiáng)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(duì)較高，只有達(dá)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(jìn)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(wèn)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(jìn)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(jìn)入聚氯乙烯樹脂中，加大各個(gè)分子之間的距離。此時(shí)，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(qiáng)。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(jìn)而降低聚氯乙烯的分子作用力。

對(duì)于增塑劑來(lái)說(shuō)，其加入的量越大，體積效應(yīng)將隨之增加；同時(shí)，長(zhǎng)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(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。例如，通過(guò)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(dòng)溫度、玻璃溫度、微量晶體熔點(diǎn)等降低，增強(qiáng)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(dāng)加入少量的增塑劑之后，加大大分子鏈的活動(dòng)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(dāng)硬制品增加到一定劑量，沖擊強(qiáng)度將繼續(xù)增大。

另外，對(duì)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(guò)程中，盡量不摻入增塑劑或者控制增塑劑的數(shù)量。有時(shí)候，為了確保加工流動(dòng)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(guò)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(dāng)前最為常見的環(huán)保型聚氯乙烯增塑劑之一，利用官能團(tuán)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(dāng)前，我國(guó)加深對(duì)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(shí)間較早，應(yīng)用也最為廣泛，當(dāng)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(huì)隨意產(chǎn)生遷移或者降霜問(wèn)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(xiàng)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(guò)程中，摻入環(huán)氧大豆油，則可制成無(wú)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(wú)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(jī)金屬鹽的劑量，進(jìn)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□ァ幟仕崛□ポ^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(dāng)前，美國(guó)食品與藥物管理局已經(jīng)將檸檬酸三丁酯認(rèn)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(gè)行業(yè)中。在該物質(zhì)的應(yīng)用過(guò)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(guò)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(huì)產(chǎn)生變色現(xiàn)象。在乙酰基檸檬酸三丁酯中，除了具備以上檸檬酸三丁酯的各種優(yōu)勢(shì)以外，由于乙酰基已經(jīng)將烴基封閉，因此進(jìn)一步改善水敏性與揮發(fā)性。同時(shí)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(zhǎng)時(shí)間在水中浸泡，將產(chǎn)生較強(qiáng)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(fù)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(huì)發(fā)，可以和各種有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料相容。在進(jìn)行紫外實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在遠(yuǎn)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(jìn)行遷移、耐抽出等實(shí)驗(yàn)時(shí)，其性能明顯優(yōu)越，比當(dāng)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(wú)論是運(yùn)動(dòng)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(guò)程中容易揮發(fā)的弊端。

據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)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(guò)轉(zhuǎn)換離子液體中的陽(yáng)離子與陰離子，可以獲得更多的離子液體品種，以此擴(kuò)大離子液體增塑劑的原料來(lái)源。但是對(duì)于離子液體的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，具有多元化的變化特征，給篩選恰當(dāng)?shù)脑鏊軇╇x子帶來(lái)難度，雖然并不是所有離子液體都可以增強(qiáng)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(jì)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(guò)精心設(shè)計(jì)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(jià)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(jì)背景下，人們的環(huán)保意識(shí)有所增強(qiáng)，聚氯乙烯環(huán)保增塑劑將得以更多發(fā)展空間。我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，應(yīng)擔(dān)負(fù)起開發(fā)無(wú)公害、無(wú)毒、無(wú)污染的增塑劑產(chǎn)品的責(zé)任，應(yīng)用清潔生產(chǎn)方式，推動(dòng)塑料助劑的良性發(fā)展。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.078