基于PVC無毒增塑劑的應用探究

孫偉民

（遼寧石化職業技術學院石油化工系，遼寧 錦州 121001）

基于PVC無毒增塑劑的應用探究

Application of PVC-based non-toxic plasticizers

孫偉民

（遼寧石化職業技術學院石油化工系，遼寧 錦州 121001）

PVC的種類龐雜而繁多。為了對PVC無毒增塑劑的應用進行全面而系統地分析和研究，本文以增塑劑為研究對象，簡要地闡述了傳統增塑劑的主要類型，詳細地分析了選用PVC增塑劑的參考因素，深入地探討了PVC無毒增塑劑不同種類的不用應用，以期為PVC無毒增塑劑的研究學者們提供應用方面的理論支撐和實際參考。

PVC；無毒增塑劑；應用

PVC，即聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride），具有較高的強度、可塑性和耐久性，在各個生產方面都有著極大的應用價值。PVC作為原材料，被廣泛應用于電路安裝的電纜護套、醫用器材、農用薄膜、異型材和板材、硬質管和軟質管等生產型材的制作和加工。作為PVC中應用面積最廣和應用數量最大的一種助劑，PVC增塑劑的應用為PVC工業化的發展和世界化的通用做出了相當重要的貢獻。

1 傳統增塑劑的主要類型

就目前而言，日常生產中常用的、具有重要應用價值的增塑劑約有一百多種。依據增塑劑內部不同的化學結構進行劃分，可以將傳統的增塑劑分為主增塑劑，即鄰苯二甲酸酯類，比如DBP和DIOP等；副增塑劑，即含氯增塑劑，比如氯化石油和氯化石蠟等；耐寒型增塑劑，即聚酯增塑劑和脂肪族二元酸酯類，比如DBS和DOZ等；耐燃型的增塑劑，即磷酸酯類，比如TXP和TCP等。

2 選用增塑劑的參考因素

增塑劑的選用要全面地考慮到應用領域的具體要求和PVC自身的化學性質。除了首要的價格因素之外，相關人員在選用PVC增塑劑的時候一定綜合參考以下幾個方面：增塑劑和樹脂之間相容性的良好程度；實際增塑的速度和效率；揮發性、遷移性和耐抽出性之間的高低平衡；對人畜和農作物是否完全無毒、無污染；耐光、耐熱、耐寒、耐凍、耐霉菌、耐化學藥品等方面的環境穩定性是否良好，以及電絕緣

性和黏連度是否達到了相關的規定和標準。

3 PVC無毒增塑劑的具體應用

隨著科學技術的不斷進步和信息網絡的大面積普及，PVC方面的研究學者很快發現傳統的PVC增塑劑含有大量的毒性，可能會引起人體的癌變和其它病變。所以，PVC無毒增塑劑的研究和開發就成了相關學者們的當務之急。

3.1 環氧類增塑劑

環氧類增塑劑是PVC中最常用的一種輔助性熱穩定劑，配合著主要熱穩定劑一起使用，會產生較高的協同作用。作為在PVC制品中起熱穩定作用的輔助型試劑，環氧增塑劑在一般情況下是不會用于硬質PVC制品加工中的。這種具有較高隔熱性和耐光性的增塑劑主要適用于暴露在地表或室外，接受陽光直射的軟質PVC制品。和傳統的有毒增塑劑相比，環氧增塑劑的毒性相對較小，幾乎可以忽略不計。

作為環氧類增塑劑中產量和需求量都最大的一種PVC無毒增塑劑，環氧大豆油（ESO）的消費量每年在環氧類增塑劑中所占的比重都達到了七成以上。由于環氧大豆油具有較高的無毒性、耐光性、隔熱性和較低的揮發性以及在低溫狀態下的良好柔韌性。因此，被廣泛應用為食品的包裝材料和醫藥器材的制作材料。另外，和PVC相容性極高的環氧大豆油，還可以有效改善PVC的流動性，在增強PVC內部大分子之間活動性的同時削弱分析之間的作用力。在PVC制品加工成型的整個過程中，環氧大豆油的加入能夠有效降低加工成型期間所產生的能源消耗，在減少應用前期成本資金的同時，提高應用后期的經濟效益。

3.2 檸檬酸酯類增塑劑

檸檬酸酯類的增塑劑主要應用于跟食品直接接觸的一些塑料制品的制作過程中，具有無毒、無臭、耐熱、耐寒、耐水等綜合性的特性。不難看出，檸檬酸酯類的增塑劑是食品包裝和醫用器材最理想的一種增塑劑品種。

檸檬酸三丁酯（TBC）是檸檬酸酯類增塑劑中最典型的一種無毒無害、綠色環保的增塑劑，主要由丁醇和檸檬酸這兩種原材料構成。丁醇是用像糖蜜、薯干等一類的再生作物發酵制成，檸檬酸是由像玉米、淀粉等微生物發酵糖質混合而成。采用純天然材料制成的檸檬酸三丁酯增塑劑可以應用于食品包裝、醫用器材、衛生用品、人造皮革和飲食器皿等多個生產領域的制作工藝。這種“綠色”的增塑劑可以讓PVC制品在增塑之后具備良好的低溫撓曲性，在熔封時也能夠保持不變色，對熱穩定。

乙酰基檸檬三丁酯（ATBC）是另一種在國外得到了廣泛發展的PVC無毒增塑劑。PVC制品在經過乙酰基檸檬三丁酯的增塑之后能夠得到良好的低溫撓曲性能。和傳統的PVC增塑劑相比較，乙酰基檸檬三丁酯的增塑不管是質量、效率還是速度都比傳統增塑劑要高得多。乙酰基檸檬三丁酯的耐水性和對油抽出性都跟鄰苯二甲酸酯類的增塑劑很像，但是無毒無臭和無污染的綠色環保性要比鄰苯二甲酸酯優良得多，能夠充分滿足食品和醫藥用品對綠色包裝的高要求。

3.3 偏苯三酸類增塑劑

作為偏苯三酸類增塑劑中主要的種類之一，偏苯三酸三辛酯（TOTM）是在美國阿莫科公司在20世紀50年代開發出來的一種增塑劑，在偏苯三酸類的增塑劑的類型中占有主導性的核心地位。這種增塑劑在通常情況下是用辛醇和偏苯三酸酐這兩種原材料酯化而成，具有良好的耐油性、電絕緣性與可加工性。和聚酯增塑劑相比，偏苯三酸三辛酯的熱穩定性、低揮發性和耐寒性等都要優秀一些，只有耐油性比不上聚酯增塑劑。所以，偏苯三酸三辛酯被廣泛應用為PVC的耐熱增塑劑、90 ℃級別耐熱電纜配方的增塑劑和抗溶劑交聯氯乙烯樹脂的增塑劑等。以美國為例，美國每年應用偏苯三酸三辛酯制作的電線電纜在電線電纜增塑劑的總量中占到了13%的比重，而每年有78%的偏苯三酸三辛酯被投入電線電纜的生產行業。

偏苯三酸三甘油酯的原材料是甘油和偏苯三酸三酯，將二甲苯作為引發酯化反應的主要溶劑，以氧化鉈為反應過程中的主要催化劑，成功酯化過后的產物就是偏苯三酸三甘油酯的增塑劑。這種增塑劑的低溫撓曲性很高，非常適用于各種生產行業成型過程中的加工工藝，尤其適用于電冰箱的密封條、汽車內部的裝飾塑料和PVC電線電纜的絕緣材料等特殊制品的塑料配方。偏苯三酸三甘油酯的彈性、柔軟性、耐溶性決定了其適用于PVC制品的優越性，其無毒性又決定了適用于食品、醫藥和兒童玩具制品的優越性。現在，偏苯三酸三甘油酯已經取代了鄰苯二甲酸酯類增塑劑，成為制作輸血管和儲血袋的一種新型材料。

4 結束語

無毒的增塑劑采用了新的催化劑與合成工藝，有效降低了PVC制品的制作成本，正在一步步向著綠色環保和無毒、無污染的轉變方向發展。PVC無毒增塑劑的原材料，在中國有著豐富的材料資源，卻沒有形成與之相應的應用領域。相信在不久的將來，PVC無毒增塑劑將會在中國得到更加廣泛的應用。

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TQ320

1009-797X（2016）04-0051-02

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.04.020

孫偉民，男，遼寧石化職業技術學院副教授，工程碩士學位，主要研究方向為精細化工。

2015-12-22