增塑剂的主要作用(增塑剂的种类)

增塑剂,顾名思义是增加材料的塑性,即添加到树脂中,一方面使树脂在成型时流动性增大,改善加工性能;另一方面可使制成后的制品柔韧性和弹性增加的物质。

常用的增塑剂多半是各种低熔点的固体和高沸点的黏稠液体,但绝大多数是油状的小分子有机物,它们应当与所掺入的聚合物有良好的相容性,可以分布在高分子链之间,降低大分子之间的作用力,从而在一定温度和压力下使分子链更容易运动,达到改善加工成型性能的目的。

增塑剂的特性是能够降低聚合物的成型熔融温度、弹性模量和二级转变温度,其降低值的大小与用量的体积分数成正比。但不影响高分子的化学本质。

相容性是选择增塑剂时应首先考虑的基本性质,相容性好,则增塑效率高,增塑剂不渗出,制品的使用寿命长。一种增塑剂与聚合物相容性的好坏,主要根据试验或经验来确定,目前的几种判定方法都有一定的不足,应该配合使用。

考察材料的相容性,首先要考虑材料的溶解度参数,一般来说,两种材料的溶解度参数越相近者越能够互溶。利用溶解度参数预测相容性比较简单,尤其对聚合物-溶剂体系比较明确。

再就是观察法,这是一种简便方法。其一是将增塑剂与树脂按一定比例混合均匀,加热塑化后,观察其表面是否有析出物,无析出物则表示其相容性好,反之则差;其二是将增塑剂、树脂、一定量溶剂混合后,调制成均匀的溶液后,流延制成薄膜,观察其透明状态,如果薄膜均质、透明,则表示相容性好,如模糊则表示相容性差。

增塑剂除要求它有相容性好,挥发度低,化学稳定性好,对光、热稳定性好的优点外,还应具备以下特性:无害、无毒、无臭、不燃、吸水量低、耐萃取好、电性能好、制品外观好和手感好,以及价廉。当然一种增塑剂不可能同时具有以上各种优良性能,但最基本的是要满足其与聚合物相容性好和挥发低的要求,所以在选择增塑剂时要先基于这两点,再具体选择。在一般情况下,采用几种增塑剂混合应用可以达到上述要求。

增塑剂的主要作用(增塑剂的种类)

从理论上讲,增塑剂对塑料有两种理想的塑化效应:

一种是将聚合物玻璃化转变温度向低温转移,达到或接近材料的实际使用温度范围,从而使塑料制品柔软(这称为低温塑化,是最普通的塑化效应);

另一种是将聚合物的软化熔融温度移向低温,以改善加工性能易于成型加工(这种塑化效应称为高温塑化)。

实质上,某些改变熔体黏度,但不影响低温塑化性能的内润滑剂或其他加工助剂也具有此类高温塑化效应。其作用机理大致可分为两种:

①非极性增塑剂

非极性增塑剂的主要作用是:插入到高分子链之间,增大高分子链间的距离,从而削弱它们之间的范德华力,使高分子链易于活动,在较低的温度下就可发生玻璃化转变。增塑剂用量越多,则隔离作用也越大,而且小分子易活动,易使聚合物黏度降低。

②极性增塑剂

极性增塑剂的主要作用是:增塑剂的极性基团与聚合物分子的极性基团相互作用,代替了聚合物极性分子间的作用,从而削弱了聚合物间的范德华力,因此达到增塑的目的。
增塑剂的效能与增塑剂的摩尔数成正比。

无论是极性还是非极性增塑剂,加入到聚合物中,改变了聚合物间的范德华力,使高分子链间作用力减弱,同时因为增塑剂一般为小分子物质,在高分子链间易于移动,也相当于为高分子链的运动起了润滑作用。增塑剂能增塑的关键就在于它改变了大分子间的作用力。

增塑剂的绝大部分用于聚氯乙烯,是消耗量最大的助剂。
增塑剂中以邻苯二甲酸酯类为主,其他还有脂肪族二元酸酯、偏苯三酸酯、磷酸酯、环氧酯、聚酯、烷基磺酸苯酯和氯化石蜡等类。
关于增塑剂的用量,需要视选用什么样树脂、成型何种产品而定。对于硬质PVC,般加少量(1%-2%)甚至不加增塑剂,对于软质PVC,可能会加到40%-50%。

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