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增塑劑增塑原理第一頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日第一節(jié)概述
增塑劑是加進(jìn)塑料體系中增加塑性同時(shí)又不影響聚合物本質(zhì)特性的物質(zhì)。 增塑劑的主要作用:削弱聚合物分子間的范德華力,增加聚合物分子鏈的移動(dòng)性,降低聚合物分子鏈的結(jié)晶性,亦即增加塑料的塑性。 塑料的伸長(zhǎng)率、曲撓性和柔韌性都得到提高,而硬度、模量、軟化溫度和脆化溫度都下降。 增塑劑分為內(nèi)增塑劑和外增塑劑。第二頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
內(nèi)增塑劑:在聚合物的聚合過(guò)程中引入第二單體,由于第二單體共聚在聚合物的分子結(jié)構(gòu)中,故降低了聚合物分子鏈的結(jié)晶度。 內(nèi)增塑的另一類型是在聚合物分子鏈上引入支鏈(或取代基或接枝的分支)。而支鏈可以降低聚合物鏈與鏈之間的作用力,從而增加了塑料的塑性。 由于第二單體與聚合物鏈段具有穩(wěn)定的化合結(jié)合,所以不被介質(zhì)所抽出,但從工藝和成本上考慮,內(nèi)增塑劑的使用溫度范圍比較窄,而且必須在聚合過(guò)程中加入,通常僅用于略可撓曲的塑料制品中。第三頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
外增塑劑:一般為外加到聚合體系中的高沸點(diǎn)的較難揮發(fā)的液體或低熔點(diǎn)固體物質(zhì)。 絕大多數(shù)是酯類有機(jī)化合物,通常不與聚合物起化學(xué)反應(yīng),在溫度升高時(shí)和聚合物的相互作用主要是溶脹作用,與聚合物形成一種固溶體。 外增塑劑的性能較全面,生產(chǎn)和使用方便,應(yīng)用廣泛。平常所說(shuō)的增塑劑均指外增塑劑。 增塑劑的用途非常廣泛。除用于PVC外,還用于纖維素、聚醋酸乙烯、ABS、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、醇酸樹脂、三聚氰胺樹脂和某些橡膠。第四頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 增塑劑主要用在PVC樹脂中,在PVC軟制品中平均100份樹脂要添加45-50份的增塑劑。 目前世界范圍的增塑劑80-85%用于PVC塑料,小部分用于橡膠、纖維素樹脂、涂料等。 因此增塑劑的發(fā)展與PVC的發(fā)展密切相關(guān)。第五頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 目前PVC仍是最重要的通用塑料之一,軟質(zhì)PVC在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家約占PVC總消費(fèi)量的40%,在發(fā)展中國(guó)家所占的百分比高于60%。 由于硬質(zhì)PVC在建材工業(yè)等方面的應(yīng)用日益廣泛,硬質(zhì)PVC制品所消費(fèi)PVC樹脂的比例還將繼續(xù)增加,使軟質(zhì)PVC所占的比例將相對(duì)降低,所以增塑劑消費(fèi)量的增長(zhǎng)率將低于PVC樹脂的增長(zhǎng)率。第六頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 我國(guó)的增塑劑工業(yè)起源于五十年代,基本和我國(guó)的PVC工業(yè)發(fā)展同步,80年代以來(lái),我國(guó)PVC樹脂產(chǎn)量迅速增加,對(duì)增塑劑的需求量也隨之增加,大大推動(dòng)了我國(guó)增塑劑工業(yè)的發(fā)展。 從大類來(lái)說(shuō),鄰苯二甲酸酯類、脂肪族二元酸酯類、烷基磺酸苯酯、環(huán)氧類、氯化石蠟類、磷酸酯類、苯多酯類、聚酯類、檸檬酸酯類等都有生產(chǎn)。第七頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日第二節(jié)增塑劑的增塑原理 增塑劑按其作用原理和作用方式,可分為內(nèi)增塑和外增塑兩種。
內(nèi)增塑:以異種單體分子進(jìn)行嵌段共聚或接枝共聚,從而降低分子間的引力,如氯乙烯和醋酸乙烯共聚。
外增塑:借助于某些具有溶劑化能力的低分子物質(zhì),摻入到樹脂分子間,增大分子間的距離,以達(dá)到降低樹脂分子間引力,增塑的結(jié)果是分子間的引力降低,使被增塑的樹脂變得柔軟,同時(shí)降低樹脂加工溫度。第八頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 一、對(duì)增塑劑性能的基本要求 理想的增塑劑,其性能應(yīng)滿足如下基本要求: a與樹脂要有良好的相容性; b增塑效率高; c對(duì)熱和光穩(wěn)定; d揮發(fā)性低; e耐寒性好; f遷移性小; g耐水、耐油及耐溶劑抽出; h電絕緣性良好; i具有阻燃性; j無(wú)毒、無(wú)色、無(wú)味; k耐霉菌性好; l耐污染性好; m粘度穩(wěn)定性好; n價(jià)廉。第九頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 二、影響塑化主要因素分析 1、聚合物的分子間作用力 當(dāng)增塑劑加入到聚合物中時(shí),增塑劑與聚合物分子之間相互的作用力,對(duì)增塑作用影響很大。 其分子間存在著兩種力:范德華力和氫鍵。 范德華力包括色散力、誘導(dǎo)力和取向力三種。
第十頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 范德華力是一種永遠(yuǎn)存在于聚合物分子間或分子內(nèi)非鍵合原子間的、較弱的、作用范圍很小的引力。它具有加合性,故有時(shí)很大,以致對(duì)增塑劑分子插入聚合物分子間的妨礙較大。范德華力包括以下三種力:
(1)色散力: 它存在與所有極性或非極性的分子之間,系由微小的瞬時(shí)偶極的相互作用,使靠近的偶極處于異極相鄰狀態(tài)而產(chǎn)生的吸力,但只有在非極性體系中,如苯、PE、PS中,其色散力才占較主要地位。第十一頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
(2)、誘導(dǎo)力: 當(dāng)一個(gè)具有固有偶極的分子在相鄰的一個(gè)非極性分子中,誘導(dǎo)出一個(gè)誘導(dǎo)偶極時(shí),誘導(dǎo)偶極和固有偶極之間的分子引力稱為誘導(dǎo)力。對(duì)于芳香族化合物,因?yàn)棣须娮幽芨叨葮O化,所以誘導(dǎo)力特別強(qiáng)。
(3)、取向力: 當(dāng)極性分子相互靠近時(shí),由于固有偶極的取向,從而引起分子間產(chǎn)生一種作用力,通常稱為取向力。酯類增塑劑與PVC的相互作用就是一個(gè)代表性的例子。第十二頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 2、氫鍵 對(duì)于含有-OH基團(tuán)或-NH-基團(tuán)的分子,如聚酰胺、聚乙烯醇等,分子間都能形成氫鍵。 氫鍵是一種比較強(qiáng)的相互作用的鍵,它的存在會(huì)影響到增塑劑分子插入到聚合物分子間。特別是氫鍵數(shù)目較多的聚合物分子很難增塑。 當(dāng)溫度升高時(shí),由于分子的熱運(yùn)動(dòng)妨礙了聚合物分子的取向,氫鍵的作用會(huì)相應(yīng)地減弱。第十三頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 聚合物分子間的作用力大小取決于聚合物分子鏈中各基團(tuán)的性質(zhì)。具有強(qiáng)極性的基團(tuán),分子間作用力大;而具有非極性的基團(tuán),分子間作用力小。 聚合物的極性大小按下列順序排列:
聚乙烯醇>聚醋酸乙烯酯>聚氯乙烯>聚丙烯>聚乙烯第十四頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 3、聚合物的結(jié)晶度 在一般條件下,聚合物不可能完全結(jié)晶,往往是由結(jié)晶區(qū)域散插在無(wú)定形區(qū)域構(gòu)成的。 增塑劑的分子插入結(jié)晶區(qū)域要比插入無(wú)定形區(qū)域困難得多。 如果增塑劑的分子僅能插入部分結(jié)晶的聚合物的無(wú)定形區(qū)域,則此增塑劑便是非溶劑型增塑劑,也就是輔助增塑劑。 如果增塑劑的分子既能插入聚合物的無(wú)定形區(qū)域同時(shí)又能插入結(jié)晶區(qū)域、則此增塑劑便是溶劑型增塑劑,即是主增塑劑。第十五頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 三、增塑劑的增塑機(jī)理 關(guān)于增塑劑的作用機(jī)理已經(jīng)爭(zhēng)論了近半個(gè)世紀(jì)。 曾有人用潤(rùn)滑、凝膠、自由體積等理論來(lái)給予解釋。
第十六頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
1、潤(rùn)滑理論: 增塑劑起界面潤(rùn)滑劑的作用,是因聚合物大分子間具有作用力,增塑劑的加入能促進(jìn)聚合物大分子間或鏈段間的運(yùn)動(dòng),甚至當(dāng)大分子的某些部分締結(jié)成凝膠網(wǎng)狀時(shí),增塑劑也能起潤(rùn)滑作用而降低分子間的“摩擦力”,使大分子鏈能相互滑移。即增塑劑產(chǎn)生了“內(nèi)部潤(rùn)滑作用”。 此理論能解釋增塑劑的加入使聚合物粘度減小,流動(dòng)性增加,易于成型加工,以及聚合物的性質(zhì)不會(huì)明顯改變的原因。但單純的潤(rùn)滑理論,還不能說(shuō)明增塑過(guò)程的復(fù)雜機(jī)理,而且還可能與塑料的潤(rùn)滑作用原理相混淆。第十七頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
2、凝膠理論: 聚合物(主要指無(wú)定形)的增塑過(guò)程是使組成聚合物的大分子力圖分開,而大分子之間的吸引力又盡量使其重新聚集在一起的過(guò)程,這樣“時(shí)開時(shí)集”構(gòu)成一種動(dòng)平衡。在一定溫度和濃度下,聚合物大分子間的“時(shí)開時(shí)集”,造成分子間存在若干物理“連接點(diǎn)”,增塑劑的作用是有選擇地在這些“連接點(diǎn)”處使聚合物溶劑化,拆散或隔斷物理“連接點(diǎn)”,導(dǎo)致大分子間的分開。這一理論更適用于增塑劑用量大的極性聚合物的增塑。 而對(duì)于非極性聚合物的增塑,由于大分子間的作用力較小,增塑劑的加入,減少了聚合物大分子纏結(jié)點(diǎn)的數(shù)目。第十八頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
3、自由體積理論: 增塑劑的加入后會(huì)增加聚合物的自由體積。而所有聚合物在玻璃化溫度Tg時(shí)的自由體積是一定的,而增塑劑的加入,使大分子間距離增大,體系的自由體積增加,聚合物的粘度和Tg下降,塑性增大。 顯然增塑的效果與加入增塑劑的體積成正比。但它不能解釋許多聚合物在增塑劑量低時(shí)所發(fā)生的反增塑現(xiàn)象等。第十九頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 上述三種理論雖各在一定范圍內(nèi)解釋了增塑原理,但迄今還沒有一套完整的理論來(lái)解釋增塑的復(fù)雜原理。 普遍被認(rèn)為的理論介紹如下:
高分子材料的增塑,是由于材料中高聚物分子鏈間聚集作用的削弱而造成的。增塑劑分子插入到聚合物分子鏈間,削弱了聚合物分子鏈間的引力,結(jié)果增加了聚合物分子鏈的移動(dòng)性,降低了聚合物分子鏈的結(jié)晶度,從而使聚合物的塑性增加。第二十頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 當(dāng)聚合物中加入增塑劑時(shí),在聚合物-增塑劑體系中,存在著如下幾種作用力:
a、聚合物分子與聚合物分子間的作用力(I); b、增塑劑本身分子間的作用力(II); c、增塑劑與聚合物分子間的作用力(III)。
第二十一頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 通常,增塑劑系小分子,故(II)很小,可不考慮。關(guān)鍵在于(I)的大小。 若是非極性聚合物,則(I)小,增塑劑易插入其間,并能增大聚合物分子間距離,削弱分子間作用力,起到很好的增塑作用;反之,若是極性聚合物,則(I)大,增塑劑不易插入。 需通過(guò)選用帶極性基團(tuán)的增塑劑,讓其極性基團(tuán)與聚合物的極性基團(tuán)作用,代替聚合物極性分子間作用,使(III)增大,從而削弱大分子間的作用力,達(dá)到增塑的目的。第二十二頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日第三節(jié)增塑劑的基本性能
一、相容性 相容性是指增塑劑與樹脂相互混合時(shí)的溶解能力。如果二者之間相容性不好,增塑劑就會(huì)從制品中析出,因此說(shuō),相容性是增塑劑最基本要求之一。
1、溶解度參數(shù)(SP或δ) 按照“相似相溶”的原則,極性相同的溶劑可以良好地互溶,聚合物和增塑劑的體系也一樣。極性大的溶劑,其分子間力也大,蒸發(fā)時(shí)需要更多的能量。第二十三頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 內(nèi)聚能密度(CED)即單位體積溶劑的蒸發(fā)能,其平方根可以表示溶劑能力,定義為溶解度參數(shù)。
式中:△Hv:25℃時(shí)每摩爾溶劑的蒸發(fā)熱(J);△Hv=-12348.7+99.2Tb+0.837Tb2,Tb為溶劑的沸點(diǎn)(K);R:氣體常數(shù)[R=8.3192J/(mol.K)];V:溶劑在溫度T時(shí)的摩爾體積(mL),V=M/d,M為分子量,d為在T時(shí)的密度。第二十四頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 溶劑的介電常數(shù)ε與溶劑本身的偶極矩和氫鍵有密切的關(guān)系。因此,從溶解度參數(shù)和介電常數(shù)兩方面結(jié)合起來(lái),可以判斷增塑劑與聚合物的相容性。 對(duì)于PVC,增塑劑的溶解度參數(shù)在8.4~11.4之間。同時(shí),介電常數(shù)約在4~8之間時(shí),該增塑劑與PVC是相容的。 像醋酸纖維素等極性大的聚合物,需要用極性大的增塑劑。第二十五頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
2、相互作用參數(shù)χ Flory和Huggins研究了聚合物溶液的熱力學(xué)性質(zhì),提出了相互作用參數(shù)χ。Flory和Huggins的理論是以聚合物溶液的點(diǎn)陣模型的統(tǒng)計(jì)力學(xué)處理為基礎(chǔ)的。按照這個(gè)理論,聚合物溶液的混合自由能可以用下式表示:式中:△G:混合的自由能; R:氣體常數(shù);T:絕對(duì)溫度; n1:溶劑的摩爾數(shù);n2:溶質(zhì)的摩爾數(shù); v1:溶劑的體積分?jǐn)?shù);v2:溶質(zhì)的體積分?jǐn)?shù); χ:相互作用參數(shù)。第二十六頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 如果△G是負(fù)數(shù),聚合物和溶劑將形成溶液,或可以說(shuō)聚合物與增塑劑是相容的。 通過(guò)蒸氣壓、滲透壓、聚合物溶液的特性粘度、交聯(lián)聚合物的溶脹以及部分結(jié)晶聚合物的熔點(diǎn)降低等方法可以測(cè)定相互作用參數(shù)χ。第二十七頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 Anagnostopoulos等把聚合物粒子浸在增塑劑液滴中,然后置于顯微鏡的熱臺(tái)上觀察聚合物熔點(diǎn)的降低。根據(jù)Flory的理論進(jìn)而得到一個(gè)很簡(jiǎn)便的計(jì)算公式:式中:TM0:聚合物原來(lái)的熔點(diǎn);TM:聚合物粒子在增塑劑液滴中明顯熔化時(shí)的溫度;△Hu:聚合物的平均摩爾熔化熱;R:氣體常數(shù);χ:相互作用參數(shù)。如果一個(gè)聚合物的TM0、△Hu和Vu是已知的,則能迅速測(cè)定與任何增塑劑的相互作用參數(shù)χ。第二十八頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 在高分子量聚合物和低分子量增塑劑體系中,χ的值必須≤0.5時(shí)才認(rèn)為是相容的。即認(rèn)為χ在0.5左右是相容性的界限。 但當(dāng)增塑劑的分子量增加時(shí),且增塑劑與聚合物又具有同樣的摩爾體積時(shí),χ的值最高可以增加到2,此時(shí)也認(rèn)為是相容的。第二十九頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日3、特性粘度對(duì)于聚合物具有高溶劑能力的液體,能使聚合物分子鏈得到良好的伸展,于是溶液的粘度也越高。稀的聚合物溶液的粘度,可以作為該溶劑對(duì)聚合物溶劑能力的度量。即:比粘度:特性粘度:比濃粘度: 因此,測(cè)定一系列的比濃粘度ηsp/C,然后外推到濃度C為0,其特性粘度[η]便是所作直線在縱坐標(biāo)軸上的截距(作圖時(shí),ηsp/C為縱坐標(biāo),C為橫坐標(biāo))。第三十頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
4、濁點(diǎn) 聚合物與增塑劑的稀均相溶液,在冷卻下變成渾濁時(shí)的溫度稱為濁點(diǎn)(Tc)。 通過(guò)濁點(diǎn)的測(cè)定能迅速估計(jì)增塑劑和樹脂的相容性。 濁點(diǎn)(Tc)越低,增塑劑與聚合物的相容性越好。第三十一頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
5、影響相容性的有關(guān)因素 (1)、極性影響: 結(jié)構(gòu)基本上類似的樹脂和增塑劑,其相容性良好。 因此,對(duì)于極性大的醋酸纖維素、硝酸纖維素、聚酰胺等樹脂,采用鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)和磺酰胺等作為增塑劑,其相容性是良好的。第三十二頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 烷基碳原子數(shù)為4~10的鄰苯二甲酸酯主增塑劑與PVC的相容性良好。如果烷基碳原子數(shù)進(jìn)一步增加,則其相容性急速下降。 因此目前工業(yè)上使用的鄰苯二甲酸酯類增塑劑的烷基碳原子數(shù)都不超過(guò)13個(gè)。 其他像環(huán)氧化合物、脂肪族二元酸酯、聚酯和氯化石蠟等輔助增塑劑與PVC的相容性較差。第三十三頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
(2)、其他影響因素: a、PVC聚合度越高,與增塑劑相容性越差; b、增塑劑本身不穩(wěn)定,在加工時(shí)發(fā)生氧化裂解,會(huì)導(dǎo)致相容性降低; c、增塑劑與PVC中的HCl或其他組份發(fā)生交聯(lián),相容性下降; d、PVC配方中存在著礦物油之類潤(rùn)滑劑,會(huì)影響與增塑劑的相容性; e、在捏合和加工中工藝條件控制不好,增塑劑在PVC中溶脹不好,也會(huì)造成析出現(xiàn)象。第三十四頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
測(cè)定相容性的方法: 最常用的是流延法或混煉塑化法。現(xiàn)將流延法介紹如下: 濃度為5gPVC/100ml環(huán)己酮,加入不同量的增塑劑,攪拌溶解后,在玻璃板上流延成一定厚度的薄膜,待干后,將薄膜放在一定溫度和濕度下觀察其有無(wú)增塑劑析出現(xiàn)象,以求得增塑劑對(duì)100份PVC樹脂的最大相容極限。 對(duì)于配方設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō),一方面查閱增塑劑的溶解度參數(shù),同時(shí)也要用流延法加以驗(yàn)證,這樣才能正確選擇和用好增塑劑。第三十五頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
二、塑化效率 1、塑化效率:使樹脂達(dá)到某一柔軟程度的增塑劑用量稱為該增塑劑的塑化效率。塑化效率是一個(gè)相對(duì)值,可以用來(lái)比較增塑劑的塑化效果。 能表示聚合物分子鏈移動(dòng)性的方法,都可以用來(lái)表示增塑劑的效率。 表示塑化效率的方法常用玻璃化溫度(Tg)的降低和模量的下降來(lái)表示。第三十六頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
(1)、玻璃化溫度: 測(cè)定玻璃化溫度Tg是度量聚合物分子鏈段移動(dòng)性的最重要方法之一。聚合物在Tg以上是柔軟的,而在Tg以下是硬的。聚合物的冷卻速度與所測(cè)得的Tg值有關(guān),慢慢冷卻時(shí)的Tg值要比迅速冷卻時(shí)略低一些。 如果已知聚合物和增塑劑的玻璃化溫度Tg,則塑化了的聚合物增塑劑體系的玻璃化溫度,可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算。第三十七頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 如Jenkel等提出的經(jīng)驗(yàn)公式:式中 Tg:塑化物的玻璃化溫度; Tg1、Tg2:分別為增塑劑和聚合物的玻璃化溫度; ω1、ω2:分別為增塑劑和聚合物的重量分?jǐn)?shù); K:常數(shù)(對(duì)某一增塑劑-聚合物體系),即軟化溫度的降低系數(shù)。第三十八頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 以DOP為例,增塑劑含量對(duì)Tg的影響如下圖所示:增塑PVC二級(jí)轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域與增塑劑(DOP)含量的關(guān)系第三十九頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 表示增塑劑對(duì)塑化物二級(jí)轉(zhuǎn)變溫度下降產(chǎn)生影響的方法,是測(cè)定塑化物的脆化溫度。
脆化溫度的測(cè)試方法如下: 取試樣長(zhǎng)50±1mm,寬6±0.5mm,厚0.5±0.05mm 沖擊錘沖擊能W=50±2.0kg.cm 速度V=2±0.05m/s 錘重P=2.5kg 如果重錘從高度為h=20cm落下 W=P.h=2.5×20=50kg.cm 沖擊速度第四十頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
(2)、模量 塑化效率也可以用模量和阻尼來(lái)表示。測(cè)定模量和阻尼的方法很多,最簡(jiǎn)單的是扭擺法。 剪切模量(G)可以用下式計(jì)算: 式中:L:試樣長(zhǎng)(cm); C:試樣寬(cm); D:試樣厚(cm); P:振動(dòng)周期(s); I:系統(tǒng)開始擺動(dòng)的一瞬間的慣性; μ:試樣的形狀因素,為C/D的函數(shù)。第四十一頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
增塑劑間的相對(duì)效率值,是以性能比較全面的DOP的塑化效率值作為標(biāo)準(zhǔn),并與其他增塑劑的塑化效率值進(jìn)行比較而得的。 例如癸二酸二丁酯(DBS)的相對(duì)效率值=DBS的塑化效率26.5/DOP的塑化效率33.5=0.79。 相對(duì)效率值小于1.0的增塑劑是較有效的增塑劑,而相對(duì)效率值大于1.0的增塑劑則是較差的增塑劑。 比較增塑劑的效率,只有在增塑劑與聚合物相容的范圍內(nèi)才有意義。第四十二頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 增塑劑的相對(duì)效率值是很有用的。 例如,在一個(gè)50份磷酸二甲苯酯(TCP)和100份PVC的混合物中,為了改善其耐寒性,擬少用20份的TCP而以癸二酸二(2-乙基己酯)(DOS)代替,并要求混合物保持用50份TCP時(shí)相同的模量,則可以通過(guò)相對(duì)效率值計(jì)算出DOS的用量。 即20×0.93/1.12=16.5份DOS。式中的0.93為DOS的相對(duì)效率值,1.12為TCP的相對(duì)效率值。第四十三頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 在PVC軟制品中,增塑劑多在40份以上,這時(shí)分子量較小的增塑劑顯示出良好的塑化效率。 分子量相同時(shí),分子內(nèi)極性基團(tuán)多的或環(huán)狀結(jié)構(gòu)多的增塑劑,其塑化效率就差,例如TCP、DCHP(鄰苯二甲酸二環(huán)己酯)。 增塑劑分子內(nèi)極性的增加、支鏈烷基的增加、環(huán)狀結(jié)構(gòu)的增加,都可能造成其塑化效率的降低。 鄰苯二甲酸酯類的烷基碳原子數(shù)在4左右時(shí),塑化效率最好。第四十四頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
三、耐寒性 增塑劑的耐寒性與增塑劑的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系,一般相容性良好的增塑劑,其耐寒性都較差,特別是含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的增塑劑,其耐寒性顯著降低。 具有直鏈烷基的鄰苯二甲酸酯類增塑劑的耐寒性是良好的,隨著烷基支鏈的增加,耐寒性相應(yīng)降低。一般烷基鏈越長(zhǎng),耐寒性越好。 目前主要使用脂肪族二元酸酯作為耐寒增塑劑。直鏈醇的鄰苯二甲酸酯、二元醇的脂肪酸酯以及環(huán)氧脂肪酸單酯等,都有良好的低溫性能。第四十五頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 耐寒增塑劑的代表性品種是己二酸二(2-乙基己酯)(DOA)、己二酸二異癸酯(DIDA)、壬二酸二(2-乙基己酯)(DOZ)和DOS。
一般耐寒增塑劑與PVC的相容性都不大好,故實(shí)際上它只能作為改善耐寒性的輔助增塑劑使用,其用量為增塑劑的5~20%。 增加增塑劑的用量,塑化物的玻璃化溫度就更低,其相應(yīng)的低溫柔軟性就更好。但增塑劑加入量過(guò)多,則有損塑化物在常溫下的物理性能,特別是強(qiáng)度、耐久性等。 因此在配方設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮上述多種因素的影響。第四十六頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
四、耐老化性 塑料耐老化性能的改善主要依靠熱穩(wěn)定劑、抗氧劑和光穩(wěn)定劑等的作用。 對(duì)于軟質(zhì)PVC,由于增塑劑的加入量很大,所以塑化物的耐老化性與增塑劑也有很大的關(guān)系。使用的增塑劑不同,耐老化性也有很大差別。 由于叔氫原子更易受羰基的吸引而氧化分解,所以DNOP比DOP的熱穩(wěn)定性優(yōu)良。即烷基支鏈多的增塑劑,其耐熱性較差。 除結(jié)構(gòu)影響外,增塑劑的純度對(duì)耐熱性影響也十分顯著,一般增塑劑的純度越高,熱穩(wěn)定性越好。第四十七頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 把O2吹入鄰苯二甲酸酯類增塑劑,比較其酸值上升的情況,得知具有直鏈烷基的增塑劑(如DBP)是穩(wěn)定的。 另外抗氧劑的加入,使DIDP和DOP的熱穩(wěn)定性得到顯著的改善??寡鮿┠茏柚辊パ趸傻倪^(guò)氧基團(tuán)和過(guò)氧化氫,使它們難于生成水,從而防止酯類的水解,使酸值不致增加。 抗氧劑的加入可以使塑化的PVC的耐老化性和揮發(fā)性得到顯著改善。
第四十八頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 環(huán)氧增塑劑如環(huán)氧化大豆油、環(huán)氧油酸丁酯、環(huán)氧油酸辛酯、環(huán)氧油酸癸酯等,能使塑料制品得到良好的耐候性。 環(huán)氧增塑劑又可以作為穩(wěn)定劑使用,從而使制品的耐老化性得到很大的改善。
另外,己二酸丙二醇聚酯和磷酸酯類也有較好的耐候性。第四十九頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
五、耐久性(耐揮發(fā)性、耐抽出性和耐遷移性) 塑料中的增塑劑,特別是PVC軟制品中的增塑劑,其用量較大,故要求增塑劑能長(zhǎng)期保留在塑料制品中,即耐久性要好。 增塑劑的揮發(fā)、抽出、遷移等損失過(guò)程包括三個(gè)基本階段:
一是增塑劑向內(nèi)表面擴(kuò)散; 二是在內(nèi)表面轉(zhuǎn)變成“橫臥”的狀態(tài); 三是擴(kuò)散離開表面。第五十頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 增塑劑的耐久性與增塑劑本身的分子量及分子結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。 增塑劑的分子量在350以上時(shí),才有良好的耐久性。 分子量在1000以上的聚酯類和苯多酸酯類增塑劑都有良好的耐久性,多用于電線電纜、冰箱、汽車內(nèi)制品等一些所謂永久性制品中。第五十一頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
1、耐揮發(fā)性 增塑劑的揮發(fā)性與其分子量有密切關(guān)系,分子量小的增塑劑,其揮發(fā)性就大。同時(shí)與PVC相容性好的增塑劑,其揮發(fā)性較小。分子內(nèi)具有較大體積的基團(tuán)的增塑劑,揮發(fā)性較小。 聚合型增塑劑如聚酯類,由于分子量較大,所以耐揮發(fā)性良好。 低揮發(fā)性的耐熱增塑劑,如聚酯類、環(huán)氧化油類、DTDP、偏苯三酸酯類和雙季戊四醇酯類等,多用于電線電纜、汽車內(nèi)制品等需要耐高溫的地方。第五十二頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 在常用的鄰苯二甲酸酯類增塑劑中,DBP的揮發(fā)性最大,而DIDP(鄰苯二甲酸二異癸酯)、DTDP(鄰苯二甲酸二(十三酯))等的揮發(fā)性較小。正構(gòu)醇的鄰苯二甲酸酯的揮發(fā)性,比相應(yīng)的支鏈醇的酯的揮發(fā)性小。 在環(huán)氧類中,環(huán)氧化油類的揮發(fā)性最小,環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸酯類則次之,而環(huán)氧脂肪酸單酯的揮發(fā)性較大。 在脂肪族二元酸酯中,DOS的揮發(fā)性最小,DIDA、DOZ次之,而DOA的揮發(fā)性較大。第五十三頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
2、耐抽出性 耐抽出性,是指增塑的PVC制品浸入液體介質(zhì)中(如水、皂液、油、化學(xué)溶劑),增塑劑從塑料內(nèi)部都有向液體介質(zhì)中遷移的傾向。這種遷移傾向,一方面取決于塑化物本身的性質(zhì)(如塑料和增塑劑的結(jié)構(gòu)、極性、分子量等),另一方面取決于與塑料相接觸的液體介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)。 耐抽出性通常包括耐油性、耐溶劑性、耐水性和耐肥皂水性等。第五十四頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 一般的增塑劑易被汽油或油類溶劑抽出。苯基、酯基多的極性增塑劑和烷基支鏈多的增塑劑難于被油抽出,這是因?yàn)樵鏊軇┓肿釉隗w系中更難擴(kuò)散之故。 在增塑劑分子結(jié)構(gòu)中,其烷基較大者被汽油或油類溶劑抽出的傾向也較大。第五十五頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 增塑劑的耐水性和耐肥皂水性與耐油性相反,分子中烷基較大者,其耐水性和耐肥皂水性更好。因大部分增塑劑都難于被水抽出,所以在常與水接觸或常用水洗滌的PVC軟制品可以采用普通的增塑劑。 但在常與油類接觸的情況下,必須使用耐油性優(yōu)良的聚酯類增塑劑。 高分子量的聚酯,其耐揮發(fā)性、耐抽出性和耐遷移性良好,但耐寒性和塑化效率較差。聚酯類增塑劑是耐久性優(yōu)良的增塑劑,多用在需要耐油和耐熱的制品中。第五十六頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 對(duì)于影響抽出的因素有三種: ①抽出主要取決于增塑劑在塑料制品中的內(nèi)部擴(kuò)散速率; ②抽出是由于液體介質(zhì)為塑料吸收,使制品溶脹,以致促進(jìn)了增塑劑的內(nèi)部擴(kuò)散速率; ③由于介質(zhì)對(duì)增塑劑溶解性甚低,影響到增塑劑從制品表面擴(kuò)散到介質(zhì)中去的速度,在這種情況下,介質(zhì)對(duì)增塑劑的抽出速度起決定性影響。第五十七頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 極性介質(zhì)易于將制品中增塑劑抽出,非極性,弱極性介質(zhì)就不易抽出。 從分子結(jié)構(gòu)上看,大分子的增塑劑不易抽出,小分子的增塑劑易抽出。 聚合型增塑劑比一般增塑劑耐皂液及耐水抽出性好,環(huán)氧類增塑劑耐水、耐皂液抽出性好,但耐候性則較差。第五十八頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
3、耐遷移性 遷移是指增塑劑從塑料制品內(nèi)部向表面移動(dòng),再向相接觸的物質(zhì)由表及里的滲透現(xiàn)象。PVC制品常常發(fā)生遷移現(xiàn)象而引起軟化、發(fā)粘甚至表面碎裂等,同時(shí)由于增塑劑的遷移而容易造成制品的污染。 增塑劑的遷移性同其本身的結(jié)構(gòu)有關(guān),鄰苯二甲酸酯類的遷移性,隨脂鏈長(zhǎng)度增加而急劇降低。酯類若引入醚基對(duì)遷移性稍有增加,將烷基以芳基替代時(shí),耐遷移性有改善,正鏈結(jié)構(gòu)比同碳原子的支鏈結(jié)構(gòu)耐遷移性稍差。脂類的脂肪酸的遷移性較大,環(huán)氧油比環(huán)氧脂肪酸單酯的遷移性小。第五十九頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 遷移性的測(cè)試方法如下: 將0.02吋厚2×3吋面積的增塑后的PVC薄片,貼在硝化纖維噴漆及亞麻油苯酸清漆涂膜的鐵片上,加以0.33磅/吋2的壓力,經(jīng)30日后,測(cè)定薄片的重量損失,可求出遷移量。 對(duì)DOS來(lái)說(shuō),耐寒性好,但遷移性大,易使制品絕緣層電性能降低,必須采取隔離措施。第六十頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
六、電絕緣性 軟質(zhì)PVC制品對(duì)電絕緣性要求較高,特別是用作絕緣或護(hù)套的電線、電纜料。 極性較強(qiáng)的,相容性良好的主增塑劑,其電性能較好,如氯化石蠟、苯二甲酸酯、石油磺酸苯酯和磷酸酯等電絕緣性較好。 對(duì)于含有離子雜質(zhì)的增塑劑,如酯化反應(yīng)中殘存的催化劑,有害于電性能。但是僅根據(jù)增塑劑本身的電阻,不能作為增塑劑絕緣性的最終依據(jù),還要考慮到其他各種因素。第六十一頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 電線電纜用增塑劑,除要求良好的電絕緣性能外,還要求具有良好的熱穩(wěn)定性和耐老化性。因此,在高溫電纜中常用耐高溫增塑劑。 聚酯類增塑劑由于揮發(fā)性低、耐久性好,也廣泛應(yīng)用于電線電纜中。 由于一些電纜常年鋪設(shè)在地下,在泥土中由于增塑劑的抽出會(huì)產(chǎn)生塑化物變硬的現(xiàn)象,因此在這種情況下需要注意增塑劑的耐抽出性和耐霉菌性。第六十二頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 在電纜配方中常用的增塑劑有DIOP、DIDP、DTDP、DNP、TOTM、氯化石蠟、聚酯等。 除了絕緣電阻外,PVC增塑劑體系的介電性能也十分重要。介電損耗決定于聚合物、增塑劑的種類和用量,以及填充劑或其他加工助劑。 下述典型的絕緣專用料,在20~120℃溫度范圍內(nèi),其介電損耗較低。其配方為: PVC62份,DIDP24份,硬質(zhì)高嶺土10份,三鹽基硫酸鉛3份,硬脂酸鉛(含鉛28%)1份。第六十三頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
七、阻燃性 隨著塑料制品在建筑、交通、電氣,特別是電纜,礦用運(yùn)輸帶及各種家用電器方面的應(yīng)用,都要求塑料能阻燃,甚至燃燒時(shí)最好不產(chǎn)生有毒有害氣體。 對(duì)PVC樹脂而言其本身含氯量高達(dá)56%左右,這種含鹵聚合物本身就具有阻燃性,如選用具有阻燃性好的增塑劑配合,阻燃性能更優(yōu)。相反,增塑劑選擇不當(dāng)也會(huì)使PVC塑化物變得易燃了。第六十四頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 影響增塑劑阻燃性有下列三方面因素: 一是取決于增塑劑相對(duì)于PVC的揮發(fā)性,揮發(fā)性越大,阻燃性越差; 二是取決于燃燒時(shí)產(chǎn)生的分解物,分解物最好不是阻燃物; 三是取決于增塑劑的化學(xué)結(jié)構(gòu),增塑劑中凡含有磷、氯和芳基的結(jié)構(gòu)者,阻燃性比較好。 目前廣泛使用的具有阻燃性的增塑劑有磷酸酯類、氯化石蠟和氯化脂肪酸酯類。
第六十五頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 磷酸酯類增塑劑的最大特點(diǎn)是阻燃性強(qiáng),廣泛用作PVC和纖維素的增塑劑。 氯化石蠟比較廉價(jià),大量作為輔助增塑劑使用。氯化石蠟的性能與氯含量有極密切的關(guān)系,隨著氯含量的增加,阻燃性、相容性等都相應(yīng)得到改善,但耐寒性卻顯著變差,所以作為增塑劑使用的氯化石蠟通常氯含量多為40~50%。
第六十六頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 氯化脂肪酸酯類,如五氯硬脂酸甲酯,由于分子中有一個(gè)酯基,所以和PVC的相容性比氯化石蠟好。當(dāng)與三氧化二銻并用時(shí),更能充分發(fā)揮含氯增塑劑的阻燃效果。 一般情況下,氧指數(shù)大于28者認(rèn)為是阻燃的。第六十七頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
八、毒性 塑料制品特別是塑料薄膜、容器、軟管等已廣泛用于食品和藥品的貯存和包裝等方面,因此要求這些制品必須是無(wú)毒或低毒的。 對(duì)于塑料本身大部分不存在毒性問(wèn)題。就PVC而言,由于聚合工藝不斷改進(jìn),其氯乙烯單體含量已降至5ppm以下。世界綠色組織已不再因PVC的毒性問(wèn)題反對(duì)使用這種塑料。
第六十八頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 塑料制品中所添加的各種助劑,其中許多品種都有可能被水質(zhì)或油質(zhì)食品抽出,然后進(jìn)入人體。因此,對(duì)塑化物來(lái)說(shuō),添加的助劑,特別是增塑劑的毒性問(wèn)題必須予以重視。 助劑的毒性研究,包括其本身的毒性及其從制品中被抽出,然后進(jìn)入人體的可能性這兩方面。第六十九頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
1、毒性試驗(yàn)項(xiàng)目和表示方法 毒性試驗(yàn)的類別與項(xiàng)目如下表所示一般毒性試驗(yàn)類特殊毒性試驗(yàn)類急性毒性局部刺激性亞急性毒性變態(tài)反應(yīng)性慢性毒性催畸形性對(duì)生殖的影響嗜癖性及致癌性第七十頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 在急性毒性試驗(yàn)中首先要進(jìn)行半致死量(LD50)的測(cè)定。LD50的值越大,毒性越小。關(guān)于LD50和毒性概念之間的關(guān)系如下表所示。LD50(mg/kg)毒性LD50(mg/kg)毒性<1極毒500~5000低毒1~50劇毒5000~15000實(shí)際上無(wú)毒50~500中等毒性>150000相對(duì)無(wú)害第七十一頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 亞急性毒性試驗(yàn)在3個(gè)月左右的時(shí)間內(nèi),連續(xù)地投喂實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,觀察其中毒癥狀,測(cè)定其體重變化,并常常進(jìn)行病理解剖。 慢性毒性試驗(yàn)是在半年至兩年時(shí)間,連續(xù)微量給藥,觀察動(dòng)物的病理學(xué)變化及試樣的代謝情況。 在很多情況下特殊毒性試驗(yàn)和慢性毒性試驗(yàn)都是同時(shí)進(jìn)行的。第七十二頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
2、抽出試驗(yàn) 助劑要制訂衛(wèi)生性的規(guī)范,首先必須用規(guī)定的和食品性質(zhì)相類似的溶液作抽出試驗(yàn),求出最高抽出量。然后在5~10倍抽出量的基礎(chǔ)上進(jìn)行全面的毒性試驗(yàn),并斷定完全無(wú)害后方可批準(zhǔn)使用。世界各國(guó)都樂于使用食品模擬物來(lái)測(cè)定抽出性質(zhì)(遷移性質(zhì))。 塑料包裝材料生產(chǎn)廠家必須說(shuō)明助劑遷移到包裝食品中的數(shù)量。生產(chǎn)廠家必須按照標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法在可靠的條件下對(duì)包裝材料進(jìn)行測(cè)試。選擇溫度、接觸時(shí)間和食品模擬物等測(cè)試條件,必須與實(shí)際條件保持一致。第七十三頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
3、增塑劑的毒性 一般的增塑劑或多或少都有一定的毒性。對(duì)其毒性應(yīng)予以足夠的重視。應(yīng)該指出,即使急性毒性比較?。↙D50值較大)的增塑劑,也不能無(wú)限制地連續(xù)攝取。 鄰苯二甲酸酯類是用途最廣,耗用量最大的增塑劑。美、英、法、德、意五國(guó)準(zhǔn)許用于食品包裝材料的鄰苯二甲酸酯為DOP、DBP。前者用于普通食品包裝是安全的,但對(duì)于高脂肪性食品則有被油類抽出的可能。后者雖允許用于食品包裝塑料中,但有被取消的傾向。第七十四頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 檸檬酸酯是人們熟悉的無(wú)毒增塑劑,如檸檬酸三乙酯對(duì)于鼠的急性毒性LD50為7.0mL/kg,乙酰檸檬酸三乙酯的LD50亦為7.0mL/kg。 環(huán)氧增塑劑是毒性較低的一類增塑劑。環(huán)氧大豆油對(duì)于鼠的LD50值為22.5mL/kg(經(jīng)口),EPS、EPE的LD50>64.0mL/kg,三者均無(wú)致癌性。 磷酸酯類的毒性較強(qiáng),其中磷酸二苯-2-乙基己酯(DPOP)是美國(guó)食品及藥物管理局(FDA)允許用于食品包裝材料中的唯一磷酸酯類增塑劑。 氯化石蠟是基本上無(wú)毒的增塑劑,但氯化芳烴毒性較強(qiáng),氯化脂肪烴也有一定的毒性。第七十五頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 脂肪酸酯如硬脂酸丁酯的LD50>32g/kg(鼠經(jīng)口)用于食品包裝材料對(duì)人無(wú)潛在危險(xiǎn);乙酰蓖麻酸甲(MAR)的LD50值為50g/kg;乙酰蓖麻酸甲氧乙酯(MEAR)的LD50值為20g/kg;油酸甲氧乙酯(MEO)的LD50值為16g/kg。 關(guān)于食品包裝材料中允許使用的增塑劑,各國(guó)情況不同,要求也不一致。第七十六頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日 食品包裝材料助劑的適用性可從下述三方面作簡(jiǎn)單描述。
(1)、ADI值和PADI值的確定 ADI值為每人每天可接受的攝入量,是長(zhǎng)期經(jīng)口攝入助劑而不出現(xiàn)中毒癥狀的每天攝入量。 PADI值為每人每天可接受的包裝材料中助劑的攝入量,是專為食品包裝材料中的助劑(添加劑)而確定的指標(biāo)。 ADI值由慢性中毒劑量的喂養(yǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到,而PADI值則由90天喂養(yǎng)數(shù)據(jù)計(jì)算得到。 如果計(jì)算得到的PADI值大于抽出試驗(yàn)所測(cè)得的遷移量,該助劑將被批準(zhǔn)使用。
第七十七頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
(2)、助劑的批準(zhǔn)條件 如果遷移量的實(shí)測(cè)值低于PADI計(jì)算值,則該助劑適合于食品包裝材料。塑料助劑的批準(zhǔn)條件可作如下表示:式中:n:NEL的數(shù)值由動(dòng)物喂養(yǎng)試驗(yàn)得到,mg/(kg.d);
P:人體每天攝入量;
S:安全系數(shù)。第七十八頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
(3)、間接食品添加劑每天攝入量的估算 與包裝材料接觸的食品中,助劑的遷移量M可由適當(dāng)?shù)膄T值乘以相應(yīng)食品模擬物中的遷移量而得到。即
式中fT為食品類型分布值,是反映與食品包裝材料接觸食品的性質(zhì)。
每天飲食中的助劑濃度C由M乘以CF系數(shù)(消費(fèi)系數(shù),指與特定包裝材料接觸的食品重量對(duì)全部包裝食品的總重量之比)得到。假如人體每天攝入食物總量為3kg,則估計(jì)每天助劑的攝入量(EDI)可用下式算出:
EDI=(3000g/d)×M×CF第七十九頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日
九、耐霉菌性 某些塑料制品(如電線電纜、農(nóng)用薄膜、建材等)在使用過(guò)程中會(huì)接觸自然界的微生物,而塑料中的增塑劑往往成為微生物的營(yíng)養(yǎng)源,因而易受霉菌、細(xì)菌的侵害,結(jié)果使塑料性能降低。 長(zhǎng)鏈的脂肪酸酯類最易受霉菌侵害,脂肪族二元酸酯也易受侵害;而鄰苯二甲酸酯類和磷酸酯類則有較強(qiáng)的抗菌性,特別是以酚類為原料的磷酸酯如TCP、TPP等有優(yōu)良的抗菌性。環(huán)氧化大豆油等也容易受菌類的侵害。第八十頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日第四節(jié)增塑劑的品種及用途
一、增塑劑的分類 按分子量大小分:?jiǎn)误w型和聚合型。
按性能分:通用型、耐寒增塑劑、無(wú)毒增塑劑、耐熱增塑劑、阻燃增塑劑等。
按結(jié)構(gòu)分:鄰苯二甲酸酯、脂肪族二元酸酯、磷酸酯、環(huán)氧化合物、聚酯、脂肪酸酯、多元醇酯、含氯增塑劑、檸檬酸酯、苯多酸酯、烷基磺酸酯、石油酯等類。第八十一頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日品種縮寫用途特性二甲酯DMPCA、CAB、CAP、CN、CP對(duì)CN有高溶解能力。與纖維素酯相容性好。用于賽璐珞制成的軟片。光穩(wěn)定,高揮發(fā)性。二乙酯DEP同上性能與DMP類似,揮發(fā)性稍小。二丁酯DBPCN、CAB、CAP、PVC、PVCA對(duì)CN有高溶解能力,耐光耐低溫好。在PVC增塑糊中引起增稠,較易揮發(fā)。PVC的輔助增塑劑。二(2-乙基己酯)DOPCN、CAB、PVC、PVCA屬通用型與CN有良好的相容性。PVC和PVCA的標(biāo)準(zhǔn)增塑劑,揮發(fā)性低、耐熱、耐低溫、耐水。二正辛酯DnOPCAB、PVC、PVCA凝膠化性能比DOP稍差。耐低溫性好得多,增塑作用好,其他與DOP類似。1、鄰苯二甲酸酯類注:CA:醋酸纖維素;CAB:醋酸丁酯纖維素;CAP:醋酸丙酯纖維素;CN:硝酸纖維素;CP:丙酸纖維素;PVCA:聚氯乙烯-醋酸乙烯。第八十二頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日2、脂肪族二元酸酯類品種縮寫用途特性己二酸二(2-乙基己酯)DOAPVC、PVCA多用作耐寒增塑劑耐寒性優(yōu),對(duì)光穩(wěn)定。增塑作用好,塑化效率高。和DOP比,揮發(fā)性較大,對(duì)水較敏感。己二酸二異癸酯(混合己二酸酯)DIDAPVC、PVCA廣泛用于食品包裝材料耐寒性和DOA相當(dāng)。在己二酸酯中揮發(fā)性最小,耐水性、耐油性較好。壬二酸二(2-乙基己酯)DOZPVC、PVCA耐低溫性較己二酸酯好,揮發(fā)性低于DOA,價(jià)格高于己二酸酯。癸二酸二(2-乙基己)酯DOSPVC、PVCA耐低溫性超過(guò)同類所有其他產(chǎn)品,揮發(fā)性較低。價(jià)格高,應(yīng)用受限制。癸二酸二丁酯DBSPVC、PVCA可作耐寒性輔助增塑劑耐寒、無(wú)毒。相容性、耐油性較差。第八十三頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日3、磷酸酯類品種縮寫用途特性磷酸三丁酯TBPCN、CAB,用于以CN為基礎(chǔ)的塑料專用料溶解CN極好。可與自身重6倍的蓖麻油共混,揮發(fā)性異常大。磷酸三(2-乙基己)酯TOPCN、PVC、PVCA使CN、PVCA、PVC凝膠化。光穩(wěn)定并阻燃,耐菌性、耐寒性好。揮發(fā)性高于DOP。使PVC糊粘度降低。磷酸二苯一辛酯DPOPPVC、PVCA,美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于食品包裝PVC良好的凝膠劑。增塑作用與DOP類似。耐候性、相容性好。耐光,阻燃作用好,耐水和石油烴抽出性好。磷酸三苯酯TPPCN、CAB、CAP、CA阻燃性和相容性良好。磷酸三(異丙基苯酯)IPPPCN、CAB、PVC、PVCA性能類似TCP。無(wú)臭、低毒、易環(huán)境分解,因此發(fā)展較快。第八十四頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日4、環(huán)氧化合物類品種縮寫用途特性環(huán)氧化大豆油ESOPVC光、熱穩(wěn)定性良好,低揮發(fā)性。對(duì)于洗滌抽出具有廣泛的抵抗力。環(huán)氧含量6%能改善制品的低溫柔性,阻止PVC的析出和遷移環(huán)氧化亞麻仁油PVC對(duì)改進(jìn)PVC的熱穩(wěn)定性極好。環(huán)氧含量達(dá)8%環(huán)氧化油酸丁酯EBStPVC耐寒性、耐候性良好,光和熱穩(wěn)定性良好。作耐候性、耐寒性輔助增塑劑。環(huán)氧化油酸辛酯
PVC改善制品低溫柔性,阻止PVC的析出和遷移。環(huán)氧化四氫鄰苯二甲酸二辛酯EPSPVC、氟乙烯共聚物與DOP一樣,具有較全面的性能。熱穩(wěn)定性比DOP好,可防霉??捎糜谳斞戎破分?。第八十五頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日5、聚合物類品種縮寫用途特性己二酸丙二醇聚酯
多用于汽車、電線電纜等制品中,屬耐久性制品分子量1000~6000。耐抽出性、耐遷移性、低揮發(fā)性。塑化效率、相容性差癸二酸丙二醇聚酯
同上分子量1000~6000。耐抽出性、耐遷移性、低揮發(fā)性。塑化效率差戊二酸型聚酯
為己二酸型和癸二酸型聚酯的有效代用品固體乙烯共聚物
PVC有杰出的耐久性。低溫沖擊性好,撕裂強(qiáng)度高。丙烯腈-丁二烯共聚物
PVC良好的耐久性增塑劑。第八十六頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日6、含氯增塑劑類品種縮寫用途特性氯化石蠟(含氯42%)
PVC電性能優(yōu)良,耐燃,相容性、熱穩(wěn)定性差,價(jià)廉。為輔助增塑劑氯化石蠟(含氯52%)
PVC電性能優(yōu)良,耐燃,價(jià)廉。熱穩(wěn)定性較差,塑化效率較低。為輔助增塑劑正構(gòu)氯化石蠟(含氯50%)氯烴-50PVC電絕緣性、耐燃性、耐寒性良好,熱穩(wěn)定性差。為輔助增塑劑五氯硬脂酸甲酯MPCS
電絕緣性、阻燃性、耐油性良好,熱穩(wěn)定性較差,為輔助增塑劑氯代甲氧基油酸甲酯
PVC同上第八十七頁(yè),共九十七頁(yè),2022年,8月28日7、脂肪酸酯類 品種縮寫用途特性油酸丁酯BO耐寒性輔助增塑劑耐寒性、耐水性良好,相容性、耐候性、耐油性較差檸檬酸三丁酯TBC用于食品包裝材料無(wú)毒增塑劑,且具有防霉性。價(jià)昂,耐光、耐寒性良好乙酰檸檬酸三丁酯ATBC食品包裝材料,硝酸纖維素軟片無(wú)毒,低吸濕性,耐水性良好,價(jià)昂乙酰蓖麻酸
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