如何选用增塑剂?

2022-11-21

增塑剂在塑料中具有非常重要的用途,不同的增塑剂性质,用途,添加量都不同。塑料用理想的增塑剂应具备与树脂具有良好的相容性,阻燃性,增塑效率高,耐久性、耐寒性、稳定性、绝缘性好,无毒,具有优良的加工性,而且价廉易得等特点。那么我们该如何去使用增塑剂呢?选用增塑剂有什么比较好的方法呢?下面我们从以下7个方面说明如何选用增塑剂。


1,增塑效率

增塑效率是指使树脂达到某一柔软程度时,各种增塑剂的用量比。增塑效率是一个相对值,它可以用来比较各增塑剂的增塑效果。对于PVC的增塑剂,通常是以DOP为基准得到相对效率比值。由于增塑剂中极性部分和非极性部分的结构不同,因而对等量树脂的增塑效率就不同。一般在同样的条件下,改变定量树脂的定量物理性能指标(Tg、弹性模量等)所需加入增塑剂的量越少,说明增塑效率越高。如使100份PVC树脂在温度25℃的条件下,伸长率达100%,模量达7.031MPa时,癸二酸丁二酯用量为49.5份,环氧大豆油用量为78份,邻苯二甲酸二辛酯用量为63.5份,癸二酸丁二酯与邻苯二甲酸二辛酯的用量比为0.78,环氧大豆油与邻苯二甲酸二辛酯的用量比为1.23,故癸二酸丁二酯的增塑效率最高,环氧大豆油的增塑效率最低。


2,耐久性

耐久性包括耐挥发性、耐抽出性和耐迁移性三个方面。对于有机化合物而言,其沸点越高,挥发性越低,增塑剂也不例外。因而作为增塑剂使用的物质应是不易挥发的高沸点(通常高于250℃)有机化合物。所谓耐抽出性,是指耐油性、耐溶剂性、耐水性等。增塑剂的迁移是一个向固体介质的扩散过程,在这个过程中,增塑剂从浓度高的塑料中通过一些接触点扩散到另一个与此相接触的物质中。增塑剂的耐迁移性直接影响制品的外观质量。


3,耐寒性

增塑剂的耐寒性是指增塑剂所增塑制品的耐低温性,如低温脆化温度、低温柔韧性等。增塑剂的耐寒性与增塑剂本身的结构(如分子链长短、分支及官能团类型等)有关,也与增塑剂进入树脂分子链间的极性影响和隔离作用有关,还与增塑剂的黏度和流动活化能有关。增塑剂的盐度越大,耐寒性越差。对于增塑剂,一般与树脂相容性越好时,其耐寒性越差,特别是当增塑剂含有环状结构时,耐寒性显著降低,而以直链亚甲基为主体的脂肪族酯类有着良好的而寒性,而且烷基越长,耐寒性越好,但烷基过长、支链增多,耐寒性也会相应变差。


4,其他性能

增塑剂的成型加工性能等对增塑树脂的性能会产生较大影响。如增塑剂在高温下发生热分解,会严重影响制品的质量,在成型加工中应当注意。用于电线电缆、电子电气等产品的增塑剂还要考虑增塑剂的电性能。一般极性较弱的耐寒性增塑剂,会使塑化物的体积电阻率降低很多。相反,极性较强的增塑剂(如磷酸酯)具有较好的电性能。这是因为极性较弱的增塑剂允许聚合物链上的偶极有更大的自由度,从而电导率增加,电绝缘性下降。应用于建筑、交通、电气等方面还要求增塑剂具有阻燃性等。磷酸酯类增塑剂和含氯增塑剂具有阻燃性,属于阻燃增塑剂。


5,稳定性

增塑剂的稳定性是指耐热性、耐氧化性及耐老化性。增塑剂种类不同,其热稳定性也不同。酯类增塑剂在200℃以上易发生热分解,特别是烷基支链多的酯类增塑剂,如邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)、邻苯二甲酸二(十三)酯(DTDP)等的热稳定性较差。另外,对于羧酸酯类增塑剂,其本身含有的酸、酸性酯,或在PVC等塑料加工过程中产生的HCl及其他酸性物质对其具有催化热分解的作用,使其热稳定性差。增塑剂的耐氧化性主要由本身分子结构所决定,磷酸酯类增塑剂(如磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯)最不易发生氧化,有良好的耐氧化性。而一般直链的脂肪族二元酸酯类耐氧化性较差,如癸二酸二辛酯(DOS)、己二酸二辛酯(DOA)。邻苯二甲酸酯类耐氧化性较好。增塑剂的耐老化性直接受耐氧化性的影响,一般耐氧化性好的增塑剂,其耐老化性也好。


6,卫生性

增塑剂的卫生性是指塑料制品和人接触(包括直接接触和间接接触)过程中符合卫生要求的程度,在特殊情况下对牲畜和植物也有卫生要求。对于PVC来说,只要其中不含氯乙烯或含量极小,可认为无毒。然而,塑料制品中所添加的各种助剂,许多品种都不同程度地具有一定的毒性。注意到增塑剂的毒性大小,对用于食品、药品包装等材料而言具有非常重要的意义。


7,相容性

相容性是指两种或两种以上的物质相混合时,不产生相斥分离的能力。作为增塑剂,首先要与树脂具有一定的相容性,这是最基本的性能要求。增塑剂与树脂的相容性与增塑剂本身的极性及其两者的结构相似性有关。通常,极性相近、结构相似的增塑剂与被增塑树脂的相容性好。通常增塑剂与树脂的相容性可用简单的“极性相似相容”原则衡量。即树脂与增塑剂的溶度参数值相近,则相容性好。例如,PVC属于极性聚合物,其增塑剂多选用含酯基结构的极性化合物。PVC的a值约为19.2(MJ/m3)1/2,而邻苯二甲酸二丁酯增塑剂的值约为19.0(MJ/m3)1/2(常用树脂与增塑剂的值可查阅相关资料或手册),两者值相近,因而两者相容性好,通常可用于主增塑剂。而环氧化合物、脂肪族二元酸酯、聚酯及氯化石蜡等与PVC的值相差较大,因而相容性差,只能作为PVC的辅助增塑剂使用。


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