耐寒增塑剂配方技术
发布时间:2012/12/4 14:06:41 来源：李工 字体: 
耐寒增塑剂广泛应用于塑料、胶黏剂等行业，禾川化工引进尖端配方解剖技术；禾川化工专业从事耐寒增塑剂配方分析、成分检测、配方还原、配方检测，禾川化工为增塑剂企业提供整套产品配方改进技术；
一.背景
耐寒增塑剂广泛应用于塑料、胶黏剂等行业，禾川化工引进尖端配方解剖技术；禾川化工专业从事耐寒增塑剂配方分析、成分检测、配方还原、配方检测，禾川化工为增塑剂企业提供整套产品配方改进技术；增塑剂是一种可与塑料或合成树脂兼容的化学品，它能使塑料变软并降低脆性。将增塑剂添加到聚合物体系中，能增加其可塑性，但又不影响聚合物本质特性。
2011年，我国增塑剂的产量达到了305万吨，成为世界上主要的增塑剂生产与消费大国。其中约85%以上的都是邻苯二甲酸酯类的增塑剂，此类增塑剂存在潜在的致癌危险，各国都采取了相应的措施限制其在儿童玩具、食品包装等方面的应用。我国环保型的增塑剂相对较少，与ROSH指令、WEEE指令相比，还有很大的差距。因此使用环保高效的增塑剂是今后橡塑工业发展的必然趋势。
近年来发现，通用型PVC增塑剂邻苯二甲酸酯具有潜在的致癌性，又由于其本身的小分子特性, 在PVC制品中极易迁移和被溶剂抽出, 不但影响产品性能, 还直接威胁人类的健康。
环境中的微量增塑剂是一种足以扰乱生态平衡和损害人体健康的污染物。人长期接触邻苯二甲酸酯，对外周神经系统有损伤作用，可引起多发性神经炎和感觉迟钝、麻木等症状，对中枢神经系统也有抑制和麻醉作用。FDA报道，哺乳动物吸人高剂量的邻苯二甲酸酯，有使肝脏癌变的迹象。
目前，世界很多国家都采取了相应的限制措施，减少或禁止部分邻苯类增塑剂在食品包装、医用器材、儿童玩具等方面的应用。提高增塑剂产品的安全性和专用性，研发环保、高效、无毒、价廉的新型无苯增塑剂作为替代材料，已成为国际增塑剂领域和塑胶行业的重要发展方向。
随着欧美发达国家对增塑剂在与人体密切接触塑料制品中的使用限制，我国环保型增塑剂的开发步伐不断加快，目前已有30多个品种先后问世，但因受下游应用的制约，发展缓慢。随着我国对邻苯类增塑剂使用的限制，预计今后几年内我国环保型增塑剂将会得到快速的发展。
二.增塑剂
2.1增塑剂的作用机理
增塑剂具有增塑作用的基本原理在于它本身的极性基团，这些基团与高分子化合物的链相互作用，促使相邻高分子链间的吸引力减弱（即降低聚合物分子间的范德华力），并促使这些链分开。另外增塑剂的使用还以简化塑料的加工过程。
增塑剂最重要的特性是必须与塑料兼容，但并不是所有的高分子化合物都能与已知的增塑剂兼容的。按照作用方式的不同，将增塑剂分为内增塑剂和外增塑剂。内增塑剂是再聚合物的聚合过程中以增塑为目的加入的第二单体，但其应用范围有限。外增塑剂一般是高沸点的较难挥发的液体或者低熔点的固体。外增塑剂通常不与聚合物其起化学反应，而是通过升温时的溶胀作用与聚合物形成固体溶液。外增塑剂性能全面，生产和使用比较方便，应用比较广泛。
从实用性方面来说，某一类高分子材料只能被有限的一种或几种增塑剂所增塑。聚氯乙烯是最重要的可用不同增塑剂增塑并可通过配方工艺控制其物理性能的塑料品种，目前，世界增塑剂的80-85%用于聚氯乙烯塑料
三.常见增塑剂
按照合成增塑剂的原材料不同，可将其分为邻苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯、磷酸酯类增塑剂、环氧化合物类增塑剂等。
3.1含苯类增塑剂
3.1.1邻苯二甲酸酯类
工业增塑剂中最重要的品种，该类增塑剂大多具有适用性广、化学稳定性好、生产工艺简单、原料便宜易得、成本低廉、与PVC有良好的兼容性等优点，一般作为主增塑剂使用。
该类增塑剂中最常用的是邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯，通常称为邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）现在主要用于粘合剂和乳胶漆；邻苯二甲酸二甲酯和邻苯二甲酸二乙酯，主要用于醋酸纤维素和硝酸纤维素树脂；具有支链的高级醇的酯，如邻苯二甲酸二异癸酯（DIDP）、邻苯二甲酸二(十三)酯（DTDP），被大量用于高温电线电缆。
3.1.2二甘醇二苯甲酸酯（DEDB）
二甘醇二苯甲酸酯在我国是一种新型增塑剂，国外早在七十年代就广泛使用这种酯作主增塑剂,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作主增塑剂使用,它在几个重要参数上优于DOP、DBP。它具有增塑效率高,毒性小,与聚合物相溶性好,挥发性低,渗出性低,填充剂容量大,制品光亮度高等优点。
3.1.3多酸酯增塑剂
该类增塑剂兼有单体型增塑剂和聚合型增塑剂的优点。相容性、加工性、低温性等类似于单体型增塑剂；挥发性低、耐抽出性好、耐迁移性等类似于聚酯型增塑剂。所以，作为耐热、耐久性增塑剂有广泛用途。
主要品种有：偏苯三酸酯、均苯四酸酯。
3.2非苯类增塑剂
3.2.1脂肪族二元酸酯类增塑剂
脂肪族二元酸酯主要由己二酸、壬二酸、癸二酸的一元醇酯。常用品种有己二酸二（2-乙基）己酯（DOA）、癸二酸二（2-乙基）己酯（DOS）、癸二酸二丁酯（DBS）、己二酸二异癸酯（DIDA）等。脂肪族二元酸酯类增塑剂具有优良的低温性能，但与PVC的兼容性差，一般作为耐寒性辅助增塑剂使用。
3.2.2磷酸酯类增塑剂
该类增塑剂与PVC、纤维素、PE、PS等多种树脂及合成橡胶有良好的相容性，可作为主增塑剂使用。最大的特点是有良好的阻燃性和抗菌性，主要缺点是耐寒性差，价格较贵，大多数的磷酸酯类的毒性都较大，特别是磷酸三甲苯酯（TCP），不能用于和食品相接触的场合。磷酸二苯一辛酯（ODP）是允许用于食品包装的唯一磷酸酯。在磷酸酯类增塑剂中，TCP产量最大，磷酸甲苯二甲酯（CDP）次之，磷酸三苯酯（TPP）居第三位。
3.2.3环氧化合物类增塑剂
该类增塑剂的一个共同特点就是热稳定性好，主要有：环氧化油、环氧脂肪酸单酯、环氧邻苯二甲酸酯。环氧化油的代表品种即环氧大豆油，占环氧增塑剂的70%。环氧化油的耐热性、耐候性好，挥发度低，迁移性小，与PVC兼容性好，主要用于耐热电线和农业薄膜；由于无毒，还可用于食品包装材料。
环氧脂肪酸单酯主要有：环氧大豆油酸丁酯、环氧糠油酸丁酯、环氧妥尔油酸辛酯、环氧硬脂酸丁酯、环氧硬脂酸辛酯等。环氧四氢邻苯二甲酸酯具有邻苯二甲酸酸酯比较全面的性能，又有环氧增塑剂耐候性优良、耐热性好的特点，是环氧增塑剂中最好的品种，可作为主增塑剂使用。常用的有环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯（EP-S）、环氧四氢邻苯二甲酸二异癸酯（EP-E）
3.2.4聚酯增塑剂
聚酯增塑剂由二元酸和二元醇缩聚得到。与PVC 可形成较强的分子间相互作用, 使小分子增塑剂难于向外界迁移和抽出, 耐水和耐溶剂，为主要的耐久性增塑剂；缺点是该类增塑剂对PVC的兼容性和塑化效率较差。
主要品种是：聚己二酸丙二醇，由醇、酸和催化剂二丁基氧化锡反应制得，分子量在3000-3500。
3.2.5含氯增塑剂
含氯增塑剂中最重要的品种是氯化石蜡，其次是氯化脂肪酸酯等。该类增塑剂与PVC兼容性不好，热稳定性也差，一般作为辅助增塑剂，优点是良好的电绝缘性和阻燃性，成本低廉。
主要品种有：氯化石蜡、氯烃-50
3.2.6醚酯型增塑剂
醚酯型增塑剂是一类新型环保无毒增塑剂，此类增塑剂因具有良好的耐高低温性能而倍受关注。其分子中不仅含有极性强的酯基，同时还含有弱极性的醚基，使之与极性高聚物具有良好的相容性。该类增塑剂具有较高分子量，在高温条件下热失重小，PVC力学性能保持率高。
主要种类：己二酸二（丁氧基乙氧基乙）酯（TP-95）
3.2.7柠檬酸酯类增塑剂
柠檬酸酯类增塑剂产品作为一种新型环保增塑剂，无毒、无味，可替代邻苯二甲酸酯类增塑剂，广泛用于化妆品、日用品、玩具等领域，同时也是重要的化工中间体。其中乙酰柠檬酸酯性能更为优越，用途更广，不仅是无毒无味的绿色塑料增塑剂，还可作为聚偏氯乙烯稳定剂、薄膜与金属黏合的改良剂，使黏合物长时间浸泡于水中仍具有很强的黏合力。美国、欧盟等发达国家已先后出台规定，允许柠檬酸酯类产品作为儿童玩具、医疗卫生用品等与人体密切相关产品中卫生要求较高的塑料助剂之一。
3.2.8高碳醇酯类增塑剂
增塑剂安全性的高低体现在它的耐迁移性、耐挥发性、耐候性和良好的热稳定性、光稳定性、氧化稳定性等。采用高碳醇(C9和C10)合成的DINP、DIDP、DPHP等高碳醇酯类增塑剂具有良好的上述性能，广泛应用于电线、电缆、汽车和建筑等领域，具有广阔的应用前景，是DOP、DBP较为理想的替代品。
3.2.9生物降解类增塑剂
植物油基型增塑剂——天然多元醇增塑剂是一类高效、无毒可降解型增塑剂，可直接替代传统的邻苯二甲酸类增塑剂，已获许在欧盟各国出售与使用，可用在对卫生要求较高的与食品接触的高分子材料、玩具和医疗器械中，应用在商用瓶盖、密封内层薄膜以及其他与食品接触性塑料制品。目前，生物降解类增塑剂已在韩国等发达国家大量投放市场。
4.增塑剂参考配方
（各物质组分及含量都经过修改，与实际配方相差较大，仅供参考）
耐低温增塑剂配方
|
成分 |
质量百分比 |
成分说明 |
|
己二酸二辛酯 |
20-30% |
/ |
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邻苯二甲酸二辛脂 |
20-30% |
/ |
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TP-95 |
20-30% |
/ |
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邻苯二甲酸二己酯 |
20-30% |
/ |
环保型增塑剂配方
|
成分 |
质量百分比 |
成分说明 |
|
环氧大豆油 |
50-80% |
/ |
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柠檬酸三丁酯 |
10-20% |
/ |
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DINP |
10-20% |
/ |
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磷酸三苯酯 |
10-20% |
/ |
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