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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: 2022-10-23  访问量:144

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(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年化学进展(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 偶极-偶极相互作用和基础Cl原子的α及β位上H弱氢键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。

         

聚合物链段之间的间隙可视为聚合物中小分子的传递。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)软的物理或化学处理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。它是一种无机杂化结构(RSiO3/2)n,n六、八、十等偶数。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聚合物网络的引入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。环保增塑剂的重要方向是抑制增塑剂的改性迁移。

         

参考文献

         

①徐杨、熊英、郭少云PVC增塑剂迁移带来的问题及应对,Progress in Chemistry,2015,27(2/3)

         

②李秀峥,PVC2019年47(5)增塑剂迁移及抑制方法研究进展

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