李菲 高鳳朝 李利娜 蔣飛遠 王國鋒 丁雪佳

1 河南駝人醫(yī)療器械集團有限公司 （河南 新鄉(xiāng) 453400）2 河南省醫(yī)用高分子材料技術與應用重點實驗室 （河南 新鄉(xiāng) 453400）3 北京化工大學 （北京 100029）

內(nèi)容提要：目的：通過環(huán)己烷-1,2-二甲酸二異辛酯（DEHCH）與環(huán)己烷-1,2-二甲酸二異壬酯（DINCH）增塑聚氯乙烯性能的對比，驗證DEHCH的增塑效果。方法：用環(huán)己烷二甲酸酯類增塑聚氯乙烯粒料，采用高低溫拉力機和差示掃描分析儀測試。結果：DEHCH增塑聚氯乙烯的拉伸強度大于DINCH增塑聚氯乙烯，且DEHCH增塑聚氯乙烯的玻璃化溫度低于DINCH增塑聚氯乙烯。結論：DEHCH增塑效率優(yōu)于DINCH，且DEHCH增塑PVC低溫下拉伸性能良好。

聚氯乙烯（PVC）因其生物惰性、良好的強度和便宜的價格占據(jù)了40%的醫(yī)療器械市場份額，成為了醫(yī)用領域的首選材料。但純的PVC樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）為93.5°C，在常溫下不夠柔軟，限制了其在醫(yī)療器械領域的應用[1]。在實際應用中，常見的方法是向PVC樹脂中加入增塑劑，增塑劑能夠降低PVC樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熔點或軟化溫度，增加PVC材料的柔韌性、可加工性或膨脹性，從而改善加工性能[2]。

隨著鄰苯二甲酸酯類增塑劑的禁止使用，環(huán)己烷羧酸酯類作為鄰苯二甲酸酯類的加氫產(chǎn)物，結構相似，其研究與應用成為熱點。德國巴斯夫生產(chǎn)的環(huán)己烷-1,2-二甲酸二異壬酯（DINCH）在歐洲經(jīng)過嚴謹?shù)亩纠頊y試，通過了各項歐盟認證，其優(yōu)良的毒理性能使之成為替代鄰苯二甲酸酯類增塑劑的首選。環(huán)己烷-1,2-二甲酸二異辛酯（DEHCH）在分子結構上與DINCH相似，通過測試二者增塑PVC的玻璃化溫度和不同溫度下的拉伸性能，對比二者增塑PVC的增塑性能，具有實際的應用價值。

1.材料與方法

1.1 一般材料

原料：DINCH，優(yōu)級純，德國巴斯夫公司；DEHCH，自制；PVC樹脂粉，S-70，寧波臺塑；鈣鋅穩(wěn)定劑，STA-501T，東莞三盛實業(yè)有限公司。

儀器：高速混合機，SHR-10L，張家港豐華機械有限公司；雙滾筒開煉機，GH-303A，東莞市正工機電設備科技有限公司；電動加硫成型機，XH-406B，東莞錫華檢測儀器有限公司；高低溫拉力機，GT-7001，高特威爾檢測儀器（青島）有限公司；差示掃描分析儀（DSC），DSC 25，美國TA儀器公司。

PVC試樣制備：分別將PVC樹脂粉與增塑劑（DEHCH、DINCH）及鈣鋅穩(wěn)定劑以質(zhì)量比100:45:1.8的比例加入高混機中，充分混合均勻[3]。在溫度為（160±3）°C的雙滾筒開煉機煉塑5～8min，再選用厚度為1mm的模具，在溫度為160～165°C的電動加硫成型機中壓料，從預熱升溫、加壓約10～15min，再在壓力下通冷卻水、出模。試樣應透明，表面應平整、光潔。

1.2 方法

拉伸性能測試試樣制備：取啞鈴型試樣，裁取同樣大小試樣3片，樣品恒溫保持16h，相對濕度45%～55%，環(huán)境溫度為（23±2）°C。

常溫拉伸性能測試按《GB/T 1040.3-2006塑料 拉伸性能的測定 第3部分：薄塑和薄片的試驗條件》的規(guī)定進行。試驗速度為50mm/min，進行常溫拉伸性能測試，取平均值。

低溫拉伸性能測試按《GB/T 9979-2005纖維增強塑料高低溫力學性能 試驗準則》的規(guī)定進行。對溫度的控制是通過GT-7001高低溫拉力機配帶的恒溫箱所實現(xiàn)。分別將測試溫度設定為10°C、0°C、-10°C和-20°C。當達到設定溫度時，恒溫5min后可以開始測試，試驗速度為50mm/min，進行低溫拉伸性能測試，取平均值。

DSC測試PVC試樣玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg），N2氣氛，流速為50mL/min，從40°C以10°C/min的速率升溫到150°C，恒溫3min，再迅速以從60°C/min的速率降至-70°C，恒溫3min，然后以10°C/min的速率升溫到150°C，記錄變化曲線。

2.結果

2.1 拉伸性能測試

拉伸試驗又稱抗拉試驗，指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗方法，主要用于研究試樣的拉伸性能及在不同測試條件下測試拉伸強度、拉伸模量等數(shù)據(jù)。拉伸強度是在拉伸試驗的過程中，試樣所承受的最大拉伸應力。

相同的PVC配方，5個不同的測試溫度（常溫、10°C、0°C、-10°C和-20°C），DEHCH與DINCH增塑的PVC試樣拉伸性能做對比，結果如圖1所示，DEHCH增塑PVC和DINCH增塑PVC的拉伸強度都隨著溫度的降低而有升高的趨勢。通過對比，發(fā)現(xiàn)DEHCH增塑PVC的拉伸強度比DINCH增塑PVC具有明顯優(yōu)勢，特別在-20°C的低溫條件下，二者的拉伸強度相差11.1%（差值為4.1MPa）。

圖1.不同增塑體系PVC 的拉伸強度與溫度關系

2.2 Tg測試

根據(jù)自由體積理論，PVC樹脂與增塑劑都有自由體積。但是由于PVC樹脂的分子量大，其分子運動的空間阻礙較大，而增塑劑分子量較小，有較大的自由體積，使得PVC分子鏈段可以滲入增塑劑中，PVC分子鏈可以自由地運動，從而降低PVC的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）。不同的增塑劑由于分子結構和分子量的不同，對PVC的Tg降低的程度也有不同。而PVC材料的Tg是衡量增塑劑增塑效率的重要指標[4,5]。

在PVC配方中分別添加環(huán)己烷羧酸酯類增塑劑DEHCH、DINCH，使得PVC試樣的Tg由原來的93.5°C，分別降低為-8.71°C和-7.62°C。對于PVC材料來說，Tg越低說明該材料的加工溫度越低，是擴展其應用的非常重要的指標之一。

3.討論

通過在相同配方和測試條件下的拉伸性能對比，可以看出DEHCH增塑PVC試樣的拉伸強度大于DINCH增塑PVC試樣的拉伸強度，而且DEHCH增塑PVC的玻璃化溫度低于DINCH增塑PVC試樣的玻璃化溫度。從拉伸性能和玻璃化溫度的對比來看，DEHCH增塑效率優(yōu)于DINCH增速效率，且DEHCH增塑PVC在低溫下拉伸性能良好。