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PVC制品中增塑剂的利与弊

发布来源:青州市华东工贸有限公司  发布日期: 2022-06-12  访问量:258

在聚合物中加入一些与聚合物溶解的低分子材料,使其玻璃化Tg这种低分子物质被称为增塑剂,也被称为增塑剂。

增塑剂的添加稀释了聚合物,降低了聚合物链之间的力,因此强度降低,强度的降低值与增塑剂的添加成正比。另一方面,随着增塑剂含量的增加,材料的冲击强度也随着增塑剂含量的增加而增加。

聚氯乙烯(PVC)世界上第二大通用塑料材料PVC制品占PVC30%的市场份额广泛应用于制造人造皮革、食品包装材料、电线电缆和儿童玩具。PVC使用的增塑剂主要是邻苯二甲酸二(2)-乙基)己酯(DEHP),它具有与PVC相容性好,增塑效率高,价格低,不影响产品安全和电绝缘。DEHP而且是小分子物质PVC没有化学键合,其添加量通常高达30wt%~50wt%,因此DEHP容易迁移到外部介质,恶化产品性能,造成环境污染。DEHP迁移也会危害人体健康。因此,增塑剂迁移带来的问题引起了广泛关注,亟待解决。

增塑剂迁移


软质PVC几十年来,产品中的增塑剂在使用过程中容易迁移到外部,引起了广泛的关注。有三种方法可以解决这些问题。

——2015化学进展(2/3)

DEPH的迁移行为

DEHP与PVC良好的相容性取决于良好的相容性DEHP两个分子基和PVC 在分子链上C—Cl 键产生的偶极-偶极相互作用和基础Cl原子的α及β位上H弱氢键之间的相互作用是次级键(弱德华力),两者之间没有化学键合DEHP也是小分子物质(分子量为)390.因此,软质PVC特别是在热、压、血、药液等外部介质的作用下,DEHP从产品到外部介质很容易转移。

增塑剂的迁移和扩散可视为聚合物中小分子的传递,是聚合物链段之间的间隙。聚合物分子链段通常包括线性、分支链和交联型,并在链段之间排列和堆叠。因此,聚合物的内部空间网络结构极其复杂,存在于晶体区和非晶体区。大多数非晶体区域不确定,链段之间的间隙大于晶体区域,因此小分子的迁移和扩散速度低于非晶体区域。将小分子的几何形状简化为纹理形式,如图所示。


温度、PVC以及增塑剂各自的产品特性、增塑剂的含量和介质的理化性质,这里就不一一重复了。为了抑制增塑剂的迁移和扩散,可以采用的方法有PVC表面处理、PVC接枝改性,与聚合物增塑剂混合,加入纳米颗粒,加入蒙脱土,浸泡有机溶剂PVC形成共价键、增塑剂改性等。

应对措施

增塑剂的迁移过程分为三个步骤:增塑剂从内部扩散到PVC表面-增塑剂穿过表面-增塑剂从表面进入外部介质。因此,抑制增塑剂迁移的方法有:1)使用分子量高、耐迁移性好的增塑剂;2)增加增塑剂和PVC基体之间的相互作用或增加了增塑剂迁移过程中的障碍;3)通过物理或化学方法处理软质PVC表面处理或涂层使增塑剂无法通过产品表面。

耐迁移增塑剂

增塑剂的抗迁移性与其分子量和分子结构密切相关。通过增加增塑剂的分子量和结构设计,获得更好的抗迁移性和安全性DEHP的增塑剂。


以上是几种已开发的替代品DEHP环保增塑剂。此外,分子量在1000到数十万之间PVC相容性好,Tg较低的大分子聚合物和PVC共混,从而提高PVC的柔韧性。

加入纳米填料

纳米颗粒尺寸小,表面悬挂键多,不饱和,易吸附其他物质;纳米颗粒本身不迁移,可阻碍和抑制PVC和DEHP分子运动减少了增塑剂的迁移。(研究表明,该方法不有效)

PVC表面层处理

表面交联PVC表面分子形成一个由化学键连接的三维网络。分子键之间的化学交联大大降低了分子链的运动能力,阻碍了增塑剂的迁移。具体方法包括辐照交联、引入光敏基团和直接反应交联。该方法效果良好,但往往导致产品发黄、机械性能下降等副作用。

新型增塑剂等

Eg:半氧硅烷(POSS),笼分子中心有一个类似二氧化硅的无机核,被有机基团包围,是有机的-低聚物化学通式是无机杂化结构(RSiO3/2)n,n6、8、10等偶数。它的尺寸相当于大多数聚合物链段或无规线团,所以它将是POSS化学键合成或物理共混引入聚合物网络会改变聚合物的物理化学性能。Soong等研究发现methacry-POSS(即R甲基丙烯酸丙酯基团POSS)可以对PVC但增塑效率和PVC相容性有限。


结语

目前,从抑制增塑剂开始PVC对产品迁移的研究较多,但未发现能有效抑制增塑剂迁移,成本低,工艺简单,不影响增塑剂的效率PVC产品性能方法。抑制增塑剂改性迁移将是环保增塑剂的重要方向。


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