聚氯乙烯環保增塑劑探析

劉小瓊 張建明 劉小兵

浙江建業化工股份有限公司 311611

聚氯乙烯環保增塑劑探析

劉小瓊 張建明 劉小兵

浙江建業化工股份有限公司 311611

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

聚氯乙烯； 環保增塑劑； 原理； 應用

前言

在現代塑料工業生產中，聚氯乙烯成為重要產品之一，并得以廣泛應用。在加工過程中，聚氯乙烯需要應用較多增塑劑作用，而鄰苯二甲酸酯類產品為當前使用最多的增塑劑類型。由于鄰苯二甲酸酯類產品的彈性性能較強、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，我國已經制定相關法律法規，并逐漸將含有大量鄰苯二甲酸酯類的產品淘汰，尤其在醫療器械、食品包裝、兒童玩具等領域，堅決禁止使用；因此，如何采用新型環保的增塑劑，已成為今后研發的重點，以下將就此問題進行具體分析。

1、聚氯乙烯環保增塑劑的應用原理

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象，進而引發降解反應。因此，采用聚氯乙烯材料，如果出現溫度增加、熱極不穩定等現象，則產生稀酸鹽溢出問題。如果是純聚氯乙烯，則溫度為120℃左右即開始發生反應，進而加速聚氯乙烯的降解速度。應用增塑劑，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，體積效應將隨之增加；同時，長鏈條的結構形狀增塑劑體積將大于環狀結構的增塑劑。因此，聚合物分子鏈之間的結晶度與引力產生直接的抗塑化作用，并與聚合物的物理結構、化學結構密切相關。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，產生有序的微晶效應；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，但具體數量應根據工況而定；在軟制品加工過程中，就需要加入更多的增塑劑，增塑劑的數量越多，則柔軟性越好。

2、環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保型聚氯乙烯增塑劑之一，利用官能團的反應作用，改造天然植物油中的甘油酯結構，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，環氧植物油增塑劑的作用不容忽視，屬于三元環氧基結構的化合物。當前，我國加深對環氧植物油增塑劑的研究力度，并涉及諸多領域，如葵花籽油、環氧大豆油、亞麻油、向日葵油、蓖麻油等；環氧大豆油的開發時間較早，應用也最為廣泛，當前已經在聚氯乙烯工業領域發揮重要作用。

使用環氧植物油類增塑劑，可較好地穩定光作用及熱作用，提高耐溫性，不會隨意產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品中應用。這樣，更好地改善聚氯乙烯制品中的熱穩定性與光穩定性。利用環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。

在軟質聚氯乙烯制品或者硬質聚氯乙烯制品的加工過程中，摻入環氧大豆油，則可制成無毒的聚氯乙烯產品，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，都應用到環氧大豆油，以確保制品的透明性能、無毒性能。將聚酯類增塑劑與環氧植物油增塑劑聯合使用，可以降低聚酯遷移性，保持良好的協同效應，減少應用有機金屬鹽的劑量，進一步控制產品成本。

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，可以應用于藥品包裝、食品包裝或者儀器包裝中，涉及衛生品、飲食、玩具等諸多行業。當前，美國食品與藥物管理局已經將檸檬酸三丁酯認定為增塑劑中最安全的產品之一，并可以應用于以上提到的各個行業中。在該物質的應用過程中，可以和聚氯乙烯較好地相容，極大提高增塑效率與質量水平。經過增塑之后，塑料在低溫狀態下的撓曲性能較好，熔封狀態下的熱穩定度良好，不會產生變色現象。在乙?；鶛幟仕崛□ブ?，除了具備以上檸檬酸三丁酯的各種優勢以外，由于乙?；呀泴N基封閉，因此進一步改善水敏性與揮發性。同時可以作為聚偏氯乙烯的穩定劑，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℃之間以液體狀態呈現，且不容易產生會發，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。采用離子狀態液體的增塑劑，其產品無論是運動流失、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的弊端。

據相關實驗結果顯示，利用離子液體取替鄰苯二甲酸之類增塑劑，具有良好的應用前景，通過轉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構來說，具有多元化的變化特征，給篩選恰當的增塑劑離子帶來難度，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異狀態，但是由于其結構具有可調節特征，因此可以在設計中廣泛應用。

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，其揮發性較低，應用性能良好。通過精心設計分子，可以獲得揮發性能良好、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，在低碳經濟背景下，人們的環保意識有所增強，聚氯乙烯環保增塑劑將得以更多發展空間。我國作為發展中國家，應擔負起開發無公害、無毒、無污染的增塑劑產品的責任，應用清潔生產方式，推動塑料助劑的良性發展。

[1]孫曉英，杜偉，劉德華.用可再生性原料合成環氧增塑劑的研究進展[J].化工進展，2009（6）

[2]程從亮，李萍.新型環保增塑劑環氧脂肪酸甲酯合成研究[J].化學工程師，2008（9）

[3]蘇朝華.105℃環保聚氯乙烯護套料的研制[J].絕緣材料，2008（6）

[4]林新花，李幸，陳朝暉.環保醚酯型增塑劑TP-95在PVC中的應用[J].塑料科技，2010（5）

[5]陳榮圻.鄰苯二甲酸酯及其環保增塑劑的代用品開發[J].印染助劑，2011（12）

[6]吳廣文，王廣建，丁浩，等.綠色環保增塑劑檸檬酸三正丁酯的催化合成[J].應用化工，2007（12）

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.078