耐寒增塑劑配方技術
發(fa)布(bu)時間:2012/12/4 14:06:41 來源：李工(gong) 字體: 
耐寒增塑劑廣泛應用于塑料、膠黏劑等行業，禾川化工引進尖端配方解剖技術；禾川化工專業從事耐寒增塑劑配方分析、成分檢測、配方還原、配方檢測，禾川化工為增塑劑企業提供整套產品配方改進技術；
一.背景
耐寒增塑劑廣泛應用于塑料、膠黏劑等行業，禾川化工引進尖端配方解剖技術；禾川化工專業從事耐寒增塑劑配方分析、成分檢測、配方還原、配方檢測，禾川化工為增塑劑企業提供整套產品配方改進技術；增塑劑是一種可與塑料或合成樹脂兼容的化學品，它能使塑料變軟并降低脆性。將增塑劑添加到聚合物體系中，能增加其可塑性，但又不影響聚合物本質特性。
2011年，我國增塑劑的產量達到了305萬噸，成為世界上主要的增塑劑生產與消費大國。其中約85%以上的都是鄰苯二甲酸酯類的增塑劑，此類增塑劑存在潛在的致癌危險，各國都采取了相應的措施限制其在兒童玩具、食品包裝等方面的應用。我國環保型的增塑劑相對較少，與ROSH指令、WEEE指令相比，還有很大的差距。因此使用環保高效的增塑劑是今后橡塑工業發展的必然趨勢。
近年來發現，通用型PVC增塑劑鄰苯二甲酸酯具有潛在的致癌性，又由于其本身的小分子特性, 在PVC制品中極易遷移和被溶劑抽出, 不但影響產品性能, 還直接威脅人類的健康。
環境中的微量增塑劑是一種足以擾亂生態平衡和損害人體健康的污染物。人長期接觸鄰苯二甲酸酯，對外周神經系統有損傷作用，可引起多發性神經炎和感覺遲鈍、麻木等癥狀，對中樞神經系統也有抑制和麻醉作用。FDA報道，哺乳動物吸人高劑量的鄰苯二甲酸酯，有使肝臟癌變的跡象。
目前，世界很多國家都采取了相應的限制措施，減少或禁止部分鄰苯類增塑劑在食品包裝、醫用器材、兒童玩具等方面的應用。提高增塑劑產品的安全性和專用性，研發環保、高效、無毒、價廉的新型無苯增塑劑作為替代材料，已成為國際增塑劑領域和塑膠行業的重要發展方向。
隨著歐美發達國家對增塑劑在與人體密切接觸塑料制品中的使用限制，我國環保型增塑劑的開發步伐不斷加快，目前已有30多個品種先后問世，但因受下游應用的制約，發展緩慢。隨著我國對鄰苯類增塑劑使用的限制，預計今后幾年內我國環保型增塑劑將會得到快速的發展。
二.增塑劑
2.1增塑劑的作用機理
增塑劑具有增塑作用的基本原理在于它本身的極性基團，這些基團與高分子化合物的鏈相互作用，促使相鄰高分子鏈間的吸引力減弱（即降低聚合物分子間的范德華力），并促使這些鏈分開。另外增塑劑的使用還以簡化塑料的加工過程。
增塑劑最重要的特性是必須與塑料兼容，但并不是所有的高分子化合物都能與已知的增塑劑兼容的。按照作用方式的不同，將增塑劑分為內增塑劑和外增塑劑。內增塑劑是再聚合物的聚合過程中以增塑為目的加入的第二單體，但其應用范圍有限。外增塑劑一般是高沸點的較難揮發的液體或者低熔點的固體。外增塑劑通常不與聚合物其起化學反應，而是通過升溫時的溶脹作用與聚合物形成固體溶液。外增塑劑性能全面，生產和使用比較方便，應用比較廣泛。
從實用性方面來說，某一類高分子材料只能被有限的一種或幾種增塑劑所增塑。聚氯乙烯是最重要的可用不同增塑劑增塑并可通過配方工藝控制其物理性能的塑料品種，目前，世界增塑劑的80-85%用于聚氯乙烯塑料
三.常見增塑劑
按照合成增塑劑的原材料不同，可將其分為鄰苯二甲酸酯類、脂肪族二元酸酯、磷酸酯類增塑劑、環氧化合物類增塑劑等。
3.1含苯類增塑劑
3.1.1鄰苯二甲酸酯類
工業增塑劑中最重要的品種，該類增塑劑大多具有適用性廣、化學穩定性好、生產工藝簡單、原料便宜易得、成本低廉、與PVC有良好的兼容性等優點，一般作為主增塑劑使用。
該類增塑劑中最常用的是鄰苯二甲酸二（2-乙基）己酯，通常稱為鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）現在主要用于粘合劑和乳膠漆；鄰苯二甲酸二甲酯和鄰苯二甲酸二乙酯，主要用于醋酸纖維素和硝酸纖維素樹脂；具有支鏈的高級醇的酯，如鄰苯二甲酸二異癸酯（DIDP）、鄰苯二甲酸二(十三)酯（DTDP），被大量用于高溫電線電纜。
3.1.2二甘醇二苯甲酸酯（DEDB）
二甘醇二苯甲酸酯在我國是一種新型增塑劑，國外早在七十年代就廣泛使用這種酯作主增塑劑,用于PVC制品的成型加工。二甘醇二苯甲酸酯完全可以代替DOP、DBP作主增塑劑使用,它在幾個重要參數上優于DOP、DBP。它具有增塑效率高,毒性小,與聚合物相溶性好,揮發性低,滲出性低,填充劑容量大,制品光亮度高等優點。
3.1.3多酸酯增塑劑
該類增塑劑兼有單體型增塑劑和聚合型增塑劑的優點。相容性、加工性、低溫性等類似于單體型增塑劑；揮發性低、耐抽出性好、耐遷移性等類似于聚酯型增塑劑。所以，作為耐熱、耐久性增塑劑有廣泛用途。
主要品種有：偏苯三酸酯、均苯四酸酯。
3.2非苯類增塑劑
3.2.1脂肪族二元酸酯類增塑劑
脂肪族二元酸酯主要由己二酸、壬二酸、癸二酸的一元醇酯。常用品種有己二酸二（2-乙基）己酯（DOA）、癸二酸二（2-乙基）己酯（DOS）、癸二酸二丁酯（DBS）、己二酸二異癸酯（DIDA）等。脂肪族二元酸酯類增塑劑具有優良的低溫性能，但與PVC的兼容性差，一般作為耐寒性輔助增塑劑使用。
3.2.2磷酸酯類增塑劑
該類增塑劑與PVC、纖維素、PE、PS等多種樹脂及合成橡膠有良好的相容性，可作為主增塑劑使用。最大的特點是有良好的阻燃性和抗菌性，主要缺點是耐寒性差，價格較貴，大多數的磷酸酯類的毒性都較大，特別是磷酸三甲苯酯（TCP），不能用于和食品相接觸的場合。磷酸二苯一辛酯（ODP）是允許用于食品包裝的唯一磷酸酯。在磷酸酯類增塑劑中，TCP產量最大，磷酸甲苯二甲酯（CDP）次之，磷酸三苯酯（TPP）居第三位。
3.2.3環氧化合物類增塑劑
該類增塑劑的一個共同特點就是熱穩定性好，主要有：環氧化油、環氧脂肪酸單酯、環氧鄰苯二甲酸酯。環氧化油的代表品種即環氧大豆油，占環氧增塑劑的70%。環氧化油的耐熱性、耐候性好，揮發度低，遷移性小，與PVC兼容性好，主要用于耐熱電線和農業薄膜；由于無毒，還可用于食品包裝材料。
環氧脂肪酸單酯主要有：環氧大豆油酸丁酯、環氧糠油酸丁酯、環氧妥爾油酸辛酯、環氧硬脂酸丁酯、環氧硬脂酸辛酯等。環氧四氫鄰苯二甲酸酯具有鄰苯二甲酸酸酯比較全面的性能，又有環氧增塑劑耐候性優良、耐熱性好的特點，是環氧增塑劑中最好的品種，可作為主增塑劑使用。常用的有環氧四氫鄰苯二甲酸二辛酯（EP-S）、環氧四氫鄰苯二甲酸二異癸酯（EP-E）
3.2.4聚酯增塑劑
聚酯增塑劑由二元酸和二元醇縮聚得到。與PVC 可形成較強的分子間相互作用, 使小分子增塑劑難于向外界遷移和抽出, 耐水和耐溶劑，為主要的耐久性增塑劑；缺點是該類增塑劑對PVC的兼容性和塑化效率較差。
主要品種是：聚己二酸丙二醇，由醇、酸和催化劑二丁基氧化錫反應制得，分子量在3000-3500。
3.2.5含氯增塑劑
含氯增塑劑中最重要的品種是氯化石蠟，其次是氯化脂肪酸酯等。該類增塑劑與PVC兼容性不好，熱穩定性也差，一般作為輔助增塑劑，優點是良好的電絕緣性和阻燃性，成本低廉。
主要品種有：氯化石蠟、氯烴-50
3.2.6醚酯型增塑劑
醚酯型增塑劑是一類新型環保無毒增塑劑，此類增塑劑因具有良好的耐高低溫性能而倍受關注。其分子中不僅含有極性強的酯基，同時還含有弱極性的醚基，使之與極性高聚物具有良好的相容性。該類增塑劑具有較高分子量，在高溫條件下熱失重小，PVC力學性能保持率高。
主要種類：己二酸二（丁氧基乙氧基乙）酯（TP-95）
3.2.7檸檬酸酯類增塑劑
檸檬酸酯類增塑劑產品作為一種新型環保增塑劑，無毒、無味，可替代鄰苯二甲酸酯類增塑劑，廣泛用于化妝品、日用品、玩具等領域，同時也是重要的化工中間體。其中乙酰檸檬酸酯性能更為優越，用途更廣，不僅是無毒無味的綠色塑料增塑劑，還可作為聚偏氯乙烯穩定劑、薄膜與金屬黏合的改良劑，使黏合物長時間浸泡于水中仍具有很強的黏合力。美國、歐盟等發達國家已先后出臺規定，允許檸檬酸酯類產品作為兒童玩具、醫療衛生用品等與人體密切相關產品中衛生要求較高的塑料助劑之一。
3.2.8高碳醇酯類增塑劑
增塑劑安全性的高低體現在它的耐遷移性、耐揮發性、耐候性和良好的熱穩定性、光穩定性、氧化穩定性等。采用高碳醇(C9和C10)合成的DINP、DIDP、DPHP等高碳醇酯類增塑劑具有良好的上述性能，廣泛應用于電線、電纜、汽車和建筑等領域，具有廣闊的應用前景，是DOP、DBP較為理想的替代品。
3.2.9生物降解類增塑劑
植物油基型增塑劑——天然多元醇增塑劑是一類高效、無毒可降解型增塑劑，可直接替代傳統的鄰苯二甲酸類增塑劑，已獲許在歐盟各國出售與使用，可用在對衛生要求較高的與食品接觸的高分子材料、玩具和醫療器械中，應用在商用瓶蓋、密封內層薄膜以及其他與食品接觸性塑料制品。目前，生物降解類增塑劑已在韓國等發達國家大量投放市場。
4.增塑劑參考配方
（各物質組分及含量都經過修改，與實際配方相差較大，僅供參考）
耐低溫增塑劑配方
|
成分 |
質量百分比 |
成分說明 |
|
己二酸二辛酯 |
20-30% |
/ |
|
鄰苯二甲酸二辛脂 |
20-30% |
/ |
|
TP-95 |
20-30% |
/ |
|
鄰苯二甲酸二己酯 |
20-30% |
/ |
環保型增塑劑配方
|
成分 |
質量百分比 |
成分說明 |
|
環氧大豆油 |
50-80% |
/ |
|
檸檬酸三丁酯 |
10-20% |
/ |
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DINP |
10-20% |
/ |
|
磷酸三苯酯 |
10-20% |
/ |
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