第六章 塑料助剂
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助剂:是指有树脂和生胶加工成熟料和橡胶制品这一过程中所需要的各种辅助化学品。
迁移:是指助剂由制品中向邻近物品的转移助剂损失的三条途径:挥发、抽出、迁移增塑剂性能的基本要求:高聚物的柔软温度和熔融温度降低增塑机理:增塑剂分子插入到聚合物分子链之间,削弱了聚合物分子链之间的引力,结果增加了聚合物分子链的移动性,降低了聚合物分子链的结晶度,从而使聚合物的塑性增加。
邻苯二甲酸酯类塑化氯乙烯为例:塑料的老化:塑料暴露于人工或自然环境条件下性能随时间而逐渐变差的现象。
抗氧剂的作用机理:链终止型抗氧剂:中断了自动氧化的链增长;预防型抗氧剂:和过氧化物反应并使之转变为稳定的非自由基产物,从而完全消除自由基的来源。
PVE热降解脱氯化氢反应主要有自由基机理、离子激励和单分子机理。
光稳定剂:光屏蔽剂、紫外线吸收剂、淬灭剂、自由捕获剂。
阻燃剂的作用机理:1.阻燃剂分解产物的脱水作用使有机物炭化 2.阻燃剂分解成不挥发性的保护皮层 3.阻燃剂分解产物将HO.自由基连锁反应切断4.自由基引发剂、氧化锑和含卤阻燃剂的协同作用 5.燃烧热的分散和可燃性物质的稀释发泡剂:是一类能使处于一定粘度范围内的液态或塑性状态的橡胶、塑料形成唯恐结构的物质润滑剂的作用机理:内部润滑——塑化或软化机理,界面润滑机理色母粒:是由颜料、分散剂和载体树脂混炼造粒而成为一种含有高浓度颜料的塑料粒子聚合物的燃烧机理:在空气中,由于外部热源使聚合物被加热,而最终导致聚合物降解,产生挥发性的可燃物及其热裂解物,根据这些挥发性可燃气体燃烧性的差异以及它们增值速度的不同,在外部热源的继续作用下,到达某一温度时聚合物就会着起火来,聚合物燃烧所放出的一部分热量通话传导、辐射和对流等途径又被正在降解的聚合物所吸收,于是挥发出更多的可燃性产物。
在pvc中增塑剂的选用原则:要与PVC 树脂有杰出的相容性。
其次,迁徙性小,增塑效力高。
第三,耐寒性好、电绝缘性好;耐水、耐油及耐溶剂抽出;挥发性低;增塑剂自己的热稳固性好;某些场(chǎng)合请求能阻燃;增塑剂自己要无色、无臭,有的请求无毒、抗霉菌(jūn)和白蚁;对成品的加工性好,易脱模;价钱恰当等外部抗静电剂的作用机理:亲油部分附于表面亲水部分从空气中吸水表面形成薄导电层:静电效果减弱内部抗静电剂的作用机理:表面浓度高,亲水基成为导电层内部向表面迁移,补充导电层,持久抗静电光降解和热氧老化的区别:1.激发能为电磁辐射能 2.断链不一定在弱键位置3.引发速度快着色剂的使用方法:干混着色,液壶状着,色母粒着色。
塑料助剂介绍塑料就像一道菜,没有助剂,怎成佳肴?当你去商店买一束漂亮的塑料花时,售货员小姐告诉你,鲜艳的色彩可长久保持;当你买一件放在特定环境下的塑料制品时,她又告诉你,这是用不怕火的塑料做成的;当你希望你的塑料用品别在不长时间就沾满灰尘时,她会向你保证,这是用抗静电塑料做的。
请你相信她的话,她向你介绍的制品是添加了塑料稳定剂、抗老化剂、阻燃剂、抗静电剂等塑料添加剂的结果。
这些塑料添加剂,使原本平常的塑料制品变得神奇起来。
这也使具有较高经济附加值的塑料添加剂产业充满了诱惑力,展示出光明的前景。
接下来,小编就给大家详细的介绍目前塑料常用助剂的分类。
向你们展示什么是真正的“小身板,大能量”。
一、什么是塑料助剂塑料助剂可以从广义和狭义两个方面解释。
广义的塑料助剂是指在塑料制品加工成型过程中,所有添加在树脂基体中,可用于降低制品成本、改善或赋予制品某项使用性能,或者是改善塑料制品的加工性,都可称为塑料助剂。
包括有机、无机、小分子和大分子。
狭义的塑料助剂又称为塑料添加剂,特指可以改善塑料加工性能或者是改善或赋予制品某项性能的化工原料。
如润滑剂、抗氧剂和阻燃剂等。
在这里主要给大家介绍广义上的塑料助剂。
二、常用塑料助剂分类目前,塑料常用助剂大致分为以上三大类。
狭义上的助剂其实就是指上图中的加工助剂和功能助剂,并不包括填料。
接下来,小编就给大家详细的介绍每一类助剂。
1、塑料填料填料,可根据添加时的用途可以分为三类:(1)降低成本类:可分为有机填料和无机填料。
常用的无机填料有CaCO3、滑石粉、硅灰石、BaSO4、高岭土、元明粉、玻璃微珠等。
常用的有机类填料主要为木粉、竹粉、果壳粉、贝壳粉及棉、麻和稻农副产品的粉末等。
这类填料是塑料助剂中应用最广泛,消耗量最大的一类。
除降低成本外,还可以改善制品的某些性能。
如,无机类填充普遍可以改善塑料制品的刚性、耐热性(无机填料)、尺寸稳定性、降低成型收缩率及抗蠕变性等。
有机类填充可补强、降低成型收缩率及提高尺寸稳定性等,但是耐热性较差。
塑料助剂与配方设计一、塑料助剂的种类和功能塑料助剂主要分为稳定剂、增塑剂、填充剂、色母粒等几大类。
1.稳定剂:主要功能是抑制或延缓塑料在高温、紫外线、氧化、冷热交变等环境下的降解过程,提高塑料的稳定性和耐候性。
常用的稳定剂有防老剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂等。
2.增塑剂:主要功能是增加塑料的柔软性和延展性,提高塑料的可加工性和成型性。
常用的增塑剂有润滑剂、软化剂和延展剂等。
3.填充剂:主要功能是改善塑料的强度、硬度和耐磨性等机械性能。
常用的填充剂有纤维素、玻璃纤维、硅酸盐和氧化物等。
4.色母粒:主要功能是为塑料添加颜色,改善塑料的外观和装饰效果。
常用的色母粒有有机染料和无机颜料等。
二、配方设计的原则和步骤配方设计是根据塑料制品的目标性能要求和使用条件,选择合适的助剂种类和含量,合理地进行混合加工的过程。
其原则和步骤如下:1.原则:根据塑料制品的使用要求和生产成本的考虑,选择合适的助剂种类和含量。
同时要考虑助剂与塑料的相容性,避免助剂对塑料物理和化学性能的不良影响。
2.步骤:(1)确定塑料的性能要求和使用条件,包括强度、硬度、耐磨性、耐候性、可加工性等。
(2)选择适当种类的助剂,根据塑料的性质和使用要求进行搭配。
(3)确定各助剂的添加量,根据助剂的性质和塑料的种类,进行试验验证和经验积累。
(4)对助剂进行混合加工,通过热熔和混合等方法使助剂均匀分散到塑料基体中。
(5)进行试样制备和性能测试,根据测试结果进行调整和改进,最终确定最佳配方。
三、塑料助剂与配方设计的应用塑料助剂与配方设计广泛应用于日常生活和工业生产中的各类塑料制品,如塑料薄膜、塑料管材、塑料容器、电线电缆、汽车零部件等。
通过添加合适的助剂,可以改善塑料制品的机械性能、外观性能和使用寿命,满足不同领域和环境中的需求。
总结:塑料助剂与配方设计是塑料制品生产过程中的重要环节,通过选择合适的助剂种类和含量,可以改善塑料的物理和化学性质,提高产品的性能和降低生产成本。
对塑料助剂的认识一、引言塑料助剂是塑料工业中不可或缺的组成部分,主要用于改善塑料的加工性能、物理性能和化学性能。
随着塑料工业的快速发展,塑料助剂的需求和应用也日益广泛。
本文将对塑料助剂的定义、种类、用途、环保标准、生产与市场以及发展趋势进行深入探讨。
二、定义与种类塑料助剂是指在塑料加工过程中,为了改善塑料的加工性能、物理性能和化学性能而添加的辅助物质。
常见的塑料助剂包括增塑剂、热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、阻燃剂、抗静电剂等。
这些助剂具有不同的化学结构和性质,可以针对不同的塑料品种和应用需求进行选择。
三、用途与功能塑料助剂的应用广泛,种类繁多,以下是一些常见的用途与功能:1. 增塑剂:用于增加塑料的可塑性和柔韧性,使塑料更容易加工成型。
2. 热稳定剂:用于提高塑料的热稳定性,防止高温下变色和分解。
3. 抗氧剂:用于抑制塑料的氧化反应,延长塑料的使用寿命。
4. 光稳定剂:用于防止塑料在阳光下老化,保持塑料的物理性能。
5. 阻燃剂:用于增加塑料的阻燃性,使其不易燃烧。
6. 抗静电剂:用于降低塑料的表面电阻,防止静电积累和放电。
四、环保标准与法规随着环保意识的不断提高,对于塑料助剂的环保要求也越来越严格。
目前,许多国家都制定了关于塑料助剂的环保标准和法规,限制或禁止某些有毒有害的塑料助剂的使用。
因此,生产绿色环保的塑料助剂是未来的发展趋势。
五、生产与市场塑料助剂的生产需要使用各种原料和化学反应过程,具有一定的技术含量和工艺要求。
全球塑料助剂市场规模较大,年增长率稳定。
根据市场研究报告,未来几年内,全球塑料助剂市场将保持稳定的增长趋势。
六、发展趋势与展望未来几年,塑料助剂的发展将趋向于高性能化、环保化和智能化。
具体表现在以下几个方面:1. 高性能化:随着消费者对塑料制品性能要求的提高,具有优异性能的新型塑料助剂将不断涌现,以满足不同领域的需求。
2. 环保化:环保法规将更加严格,推动塑料助剂行业向绿色环保方向发展。
塑料助剂种类和比例塑料助剂是为了改善塑料加工性能、提高使用效能和降低成本而添加的一类化合物。
根据不同的塑料品种、加工方法和使用条件,所需助剂的种类和比例也有所不同。
以下是塑料助剂的主要种类及比例:1. 稳定剂:稳定剂主要用于延缓和阻止塑料制品在加工、贮存和使用过程中因光、热、氧作用而发生的老化现象。
主要包括热稳定剂、抗氧剂和光稳定剂。
2. 增塑剂:增塑剂能增加塑料的柔软性、延伸性、可塑性,降低塑料流动温度和硬度,有利于塑料制品的成型。
常用的增塑剂有苯二甲酸酯类、癸二酸酯类、氯化石蜡及樟脑等。
其中,樟脑是最常见的增塑剂。
3. 填料:填料主要用于提高塑料制品的强度、硬度、耐磨性等性能。
常用的填料有碳酸钙、硅藻土、滑石粉等。
填料的比例通常为塑料原料的5%-30%。
4. 润滑剂:润滑剂主要用于降低塑料制品在加工过程中的摩擦系数,减少能耗和延长模具寿命。
常用的润滑剂有硬脂酸、石蜡等。
润滑剂的比例通常为塑料原料的0.1%-5%。
5. 着色剂:着色剂主要用于改变塑料制品的颜色,提高产品的外观质量。
常用的着色剂有炭黑、颜料等。
着色剂的比例通常为塑料原料的0.1%-1%。
6. 抗静电剂:抗静电剂主要用于提高塑料制品的抗静电性能,减少静电积累和消除。
常用的抗静电剂有磷酸酯类、硅油等。
抗静电剂的比例通常为塑料原料的0.1%-5%。
7. 阻燃剂:阻燃剂主要用于提高塑料制品的阻燃性能。
常用的阻燃剂有磷酸酯类、卤素化合物等。
阻燃剂的比例通常为塑料原料的5%-30%。
需要注意的是,以上助剂的比例仅供参考,实际应用中需根据塑料品种、加工方法和使用条件进行调整。
同时,为确保塑料制品的安全性和环保性,选用助剂时应遵循相关法规和标准。
塑料助剂简介塑料助剂又称塑料添加剂,是聚合物(合成树脂)进行成型加工时为改善其加工性能或为改善树脂本身性能所不足而必须添加的一些化合物。
改善加工性能增塑剂增塑剂又称塑化剂,是一种高分子材料助剂。
在塑料制品中添加增塑剂,能够增加塑料的柔软性、延伸性、可塑性,降低塑料流动温度和硬度,有利于塑料制品的成型。
因此,增塑剂主要用于PVC软制品,同时在纤维素等极性塑料中亦有广泛应用。
润滑剂润滑剂是能够改善塑料各层粒子之间及熔体与加工设备金属表面的摩擦力和粘附性,增大树脂的流动性,达到可调控树脂塑化时间的一种助剂。
随着科技的发展,水基冲压润滑剂技术正是科学创新发展的产物。
该润滑剂具有良好的冷却性及渗透性,且对环境污染小,所以多用于工件成型过程中的凸模拉延、冲孔、冲裁和弯曲。
脱模剂脱模剂是一种介于模具和成品之间的功能性物质,可使物体表面易于脱离、光滑及洁净,常用于玻璃纤维、金属压铸、注塑热塑性塑料、真空发泡片材和挤压型材等各种模压操作中。
脱模剂具有耐化学药品性,能够使不同树脂的化学成分在接触时不被溶解。
稳定剂广义地讲,能增加溶液、胶体、固体、混合物的稳定性能的化学物都叫稳定剂。
狭义地讲,稳定剂主要是指保持高聚物塑料、橡胶、合成纤维稳定,防止其分解、老化的试剂。
稳定剂可以减慢反应,保持化学平衡,具有降低表面张力,防止光、热分解或氧化分解等作用。
在工业生产中,稳定剂经常被应用于管材、片材、吹塑件、注塑件、泡沫制品、糊树脂等加工工艺中。
改善老化性能抗氧剂抗氧剂是一类化学物质,当其在聚合物体系中仅少量存在时,就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行,从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命,又被称为“防老剂”。
在日常生活中,几乎所有的聚合物树脂都涉及到抗氧剂的应用。
理想的抗氧剂,其加工性能良好,在高聚物的加工下不易挥发分解,而且本身无毒或低毒,价格低廉。
紫外线吸收剂紫外线吸收剂是一类能吸收紫外线或减少紫外线透射作用的化学物质,它能进行能量转换,将高能量紫外光转换成以热能形式或无破坏性较长光波的形式把能量释放出来,从而保护高聚物免遭紫外线破坏。
塑料助剂塑料助剂是在塑料配制及成型加工过程中添加到塑料中起各种辅助功用的添加剂。
它是塑料工业的重要组成部分,不但在塑料的成型加工中重要作用,而且直接影响塑料制品的性能、用途及使用寿命。
塑料助剂的应用在很大程度上弥补了合成树脂本身的缺陷。
通过各种助剂的适当配合,赋予制品多种多样的性能,再加上不同的加工工艺过程,就可以制造出能够胜任在特定条件下使用的塑料制品,为了能够顺利地、高效率地成型不同的塑料制件,有必要了解常用塑料助剂在塑料制品中所起的作用以及对加工过程的影响。
常用的塑料助剂,按习惯和用途划分为增塑剂、热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、阻燃剂、发泡剂、填充剂、偶联剂、润滑剂、抗静电剂等几大类。
填充剂及偶联剂在“塑料改性”一节中综合阐述,这里不再赘述。
一、增塑剂增塑剂是品种多、产量大的一类助剂,在塑料助剂中居于首位。
增塑剂的发展,是以聚氯乙烯的增塑为中心,80%的增塑剂都是用于聚氯乙烯的增塑。
因此,本书对增塑剂的阐述,都以聚氯乙烯为典型代表,。
当然对其它含氯树脂、其它极性高聚物的增塑,也具有广泛的意义。
1、增塑作用与增塑剂的概念通过在极性高聚物(如聚氯乙烯)中加入某种助剂,使高聚物大分子链间的引力减弱,即削弱大分子链间的聚集作用,降低玻璃化温度,使其柔软;降低粘流温度,降低熔体粘度,增加流动性,使其易于成型加工,这种作用叫增塑作用。
加入到聚合物中,能发挥增塑作用的一类助剂叫做增塑剂。
由增塑作用与增塑剂的概念可知,工艺上应用增塑剂的目的主要是使高聚物的柔性和流动性在较低的温度下表现出来,有利于在高温下分解的高聚物在较低温度下软化或流动成型。
如聚氯乙烯的流动温度比分解温度高,加工时极易分解,加入大量增塑剂后其成型加工温度就可适当降低,并且制品变得具有弹性和柔性。
2、增塑剂的分类增塑剂通常是高沸点(bp>250℃)的液体或低熔点固体酯类化合物,其品种繁多。
习惯上,常根据化学结构、相溶性与应用性能进行分类。
第六章塑料助剂概述、增塑剂、阻燃剂、习题概述塑料工业:塑料生产(树脂,半制品的生产)塑料制品生产(成型加工业)塑料的主要组分是高分子树脂,在整个组分中起着胶粘的作用,树脂不仅决定了塑料的热力学性质(热塑性或热固性),还决定了塑料的主要性能,如物理性能,机械性能、化学性能和电性能等,塑料中的树脂含量为40~100%。
如聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸(有机玻璃)、聚氯乙烯等主要以树脂为主 .加入少量的助剂加工而成.塑料助剂是精细化学品的一个类别,它包括多种能赋予塑料及其加工产品以特殊性能的化学品,在塑料工业中起着重要作用,可使塑料产品改进性能、提高质量、扩大用途.塑料助剂主要有;增塑剂、着色剂、阻燃剂、润滑剂、发泡剂、填充剂等 .当前,发展塑料助剂的一个显著特征是不断地开发高效、低毒新品种,用于取代那些不适应各种卫生、劳动保护等法规的老品种,同时用优质高效品种取代剂量大,功效差的老品种。
增塑剂一、增塑剂的定义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——即增塑,还可简化塑料的加工过程。
二、增塑剂的塑化作用机理即具有增塑作用的基本原理增塑剂具有增塑作用的基本原理在于它本身的极性基因,这些基因有与高分子化合物链相互作用的能力,其结果是促使高分子链间的吸引力减弱,增加高分子链的移动性,降低高分子链的结晶性,即增加了树脂的塑性。
以邻苯二甲酸酯类塑化PVC树脂为例说明:PVC分子链的各链节是极性的,因此分子链会相互吸收而紧密结合在一起,当PVC受热时,其分子链的热运功会加强,因而分子链间的作用削弱,间隔增大,此时若将增塑剂分子插入PVC分子链的间隔中,PVC分子链的极性部分和增塑剂分子的极性部分就会相互作用,所形成的PVC—增塑剂体系即使在冷却时,增塑剂分子也仍然留在原来的位置上,从而妨碍了PVC分子链间的相互接近,使PVC分子链的微小热运动变得容易,PVC就成为柔软的塑料了如用DOP增塑剂塑化PVC,当升高温度时DOP的偶极相互作用,并使DOP的分子插入PVC链中间,DOP 与PVC分子链就很好地结合在一起,由于DOP分子的非极性部分亚甲基链不极化,它夹在PVC分子链之间,显著地削弱了PVC分子间的相互吸引力,PVC树脂在变形时链的移动就容易了。
因此,增塑剂分子内部必须包含着能与极性聚合物如PVC,硝酸纤维素、聚醋酸乙稀、ABS等相互作用的极性部分(如酯型结构)和不与聚合物作用的非极性部分(如亚甲基链)。
三、选用增塑剂的要求1、相容性(可混用性):在树脂成型过程中,树脂与增塑剂的相容性是基本条件。
正常情况下,每100份树脂与150份主增塑剂相混容。
树脂与增塑剂的相容性与增塑剂的极性、分子构型和分子的大小有关。
一般地说,增塑剂的分子结构与树脂结构类似时,两者的相容性较好。
2、挥发性低;液体增塑剂的挥发性与其沸点、蒸气压等有关,通常增塑剂的沸点都在300~400℃范围内,成型温度下的蒸气压较低,可减少损失,又可避免制成制品后在分子间的迁移,影响机械性能 .3、非燃性:由于塑料成型过程中的温度较高,因此增塑剂应是非燃性或难燃的,有时可借助于添加阻燃剂来提高这一性能。
4、低温柔韧性,一些塑料制品常在低温环境中使用,为了提高其低温下的柔韧性,增塑剂的耐寒性效应往往是主要的,通常多为已二酸,壬二酸的丁酯等。
有时也借助于添加助增塑剂增强协同效应。
5、耐水性和耐油性:塑料制品常接触到水和油,因此组成塑料组分的增塑剂应是既不溶于水又不易溶于油的物质,且不能被水或油将其从制品中萃取出来,以保持制品的机械性能,特别是尺寸稳定性。
6、电性能:电线、电缆用的薄膜、软管等塑料要求高电绝缘性,因此在选用这类制品用的增塑剂时也要注意这一特性。
7、耐热性和耐光性。
8、毒性:几乎所有塑料制品都要求增塑剂是无毒的,对一些与人体有关的制品,则要求是无毒的。
9、其他物理性能:如臭味、颜色、防污染性等。
以上因素在选择增塑剂时,都是需要综合考虑的一些常规要求。
从实用的观点来看,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。
如硝化纤维素可用樟脑增塑,醋酸纤维可用邻苯二甲酸二甲酯,二乙酯或磷酸戌酯增塑,聚氯乙烯是最主要的可用不同增塑剂增塑并通过配方工艺控制其物理性能的塑料品种的例子四、增塑剂的分类可用作增塑剂的化合物有几千种,工业生产的有近300种,但具广泛商业用途的不过100多种,总产量中80%以上用于乙烯基塑料。
增塑剂的分类方法很多,我们只讲常用的三种按结构官能团来进行分类见书表1、邻苯二甲酸酯类:是增塑剂中产量和用量最大的一类,约占80%左右,生产品种30个,大量占用十多个。
邻苯二甲酸二辛酯(DOP),邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)DOP是性能最全面,用量最大的增塑剂品种2、脂肪酸二元酸酯类乙二酸二异辛酸(DIOA),乙二酸二异癸酯(DIDP )3、磷酸酯类磷酸三苯酯(TPP),磷酸三丁酯(TBP),磷酸三辛酯(TOP)4、环氧化合物类环氧化大豆油、环氧脂肪酸单酯。
5、偏苯三甲酸酯类偏苯三酸三辛酯(TOTM)6、聚酯类7、氯化石蜡8、其它。
按对聚合物的相容性分主增塑剂,在合理的混容范围内,可与树脂完全混容,且可单一使用的增塑剂。
助增塑剂(补充增塑剂):与树脂的混容性较主增塑剂为低,用量超过一定浓度时,即会渗出或导致制品表面发粘,不能单独使用,与主增塑剂混用,可降低主增塑剂的使用量和成本,改进制品电性能和低温性能,常用的助增塑剂为脂肪酸酯类。
(三)在增塑过程中,按照不同的增塑方法分为外增塑剂和内增塑剂。
外增塑剂加到树脂中,在成型机械中进行塑化,一般是高沸点,难挥发的液体或低熔点的固体而且太多数是酯类有机化合物。
通常它们不与聚合物起化学反应,和聚合物的作用主要是在升高温时的溶胀作用,与聚合物形成一种固体溶液。
其性能较全面,生产和使用也较方便,故应用面较广,我们所讨论的增塑剂均指外增塑剂而言。
内增塑剂是通过化学方法来改善树脂的可塑性能,是聚合物分子的一部分,是在聚合物聚合过程中所引入的第二单体,即用一些有增塑性能的单体与氯乙烯(或任何其它单体)共聚,得到聚合物中含有有柔软物性的无规共聚物。
这类单体有:硬脂酸乙烯酯 RCOOCH=CH2丙烯酸辛酯 CH2=CHCOOCH2CH(C2H5)C4H9丙烯酸乙烯酯 CH2=CHOOCH=CH2内增塑剂的另一类型是在聚合物分子链上引入支链。
支链降低了聚合物链与链间的作用力,从而增加了聚合物的塑性。
内增塑剂的优点在于它们完全没有迁移性,不可能被萃取,没有挥发损失。
尽管有上述优点,但至今其应用范围并不广泛。
内增塑剂的使用温度范围较窄,而且必须在聚合过程中加入,塑料加工厂认为它破坏了PVC塑料的多变性。
许多塑料加工厂是通过购买同一规格的PVC塑料,并在加工过程中加入不同用量和种类的增塑剂来满足它们多方面的要求,在这一过程中,配方起着重要的作用,而生产加入内增塑剂的PVC工厂,由于工艺的限制,至多也只能生产有限的几种规格。
原则上来说,根据配方添加增塑剂而得到的PVC塑料品种是无限的,而用内增塑剂生产的塑料只是塑料制造厂的业务,只能为满足特殊要求而生产一些品种,因此就破坏了塑料加工厂的多变性。
五、增塑剂的合成。
(一)原料绝大部分增塑剂都是酯类物质,因此,制造增塑剂的主要原料是醇和酸(或酸酐)。
合成增塑剂的原料主要有如下几种。
酸及酸酐类1、邻、对苯二甲酸及其酐2、脂肪族二元酸(如已二酸、壬二酸、十二烷二酸等)。
3、脂肪族一元酸(主要为C5—C13脂肪酸、油酸、硬脂酸等)醇类1、一元醇(各种低、中、高级醇。
如甲醇、乙醇、丁、已、庚、十三烷醇等)三羟甲基丙烷等。
最常用的醇是C6—C10醇增塑剂醇的来源包括油脂化工和石油化工两个方面。
油脂化工生产C6—C10的增塑剂醇为n—已醇、n—辛醇, n—癸醇,主要来自椰子油和棕榈仁油制取脂肪醇过程中精馏时的前馏份。
随着增塑剂的需求不断扩大,由天然油脂生产得到的C6—C10醇远远满足不了市场的需求,于是石油化工原料乙烯、丙烯、丁烯等合成碳原子数为C4—C14的直链、支链醇作为油脂加工来源增塑醇的补充(二)增塑剂醇的合成产量最大是2—乙基已醇,简称增塑醇,是合成DOP的原料,其生产工艺中最常见的是羰基合成法:1、羰基合成法,分为下列三步:A:羰基合成(氢甲酰化):以丙烯为原料,用合成气的CO和H2在催化剂作用下氢甲酰化制得正丁醛B:醛缩合:由两分子丁醛缩合成不饱和的2—乙基已烯醛。
C:加氢这种工艺法第一步羟基合成需采用高压,七十年代初高压设备还未广泛使用,因此合成正丁醛采用间接方法。
以乙醛为原料,先缩合为丁醇醛,脱水得巴豆醛,加氢成正丁醛。
近年来,随着均相催化剂和高压设备技术在工业上的广泛使用,羰基合成法进展迅速,而石化又可提供丰富原料,因之增塑剂醇的生产也不断扩大。
2、以石油化工为原料出发合成脂肪醇A、α—烯烃合成采用齐聚:亦即将小分子的乙烯、丙烯、丁烯在催化作用下聚合,得产物为C6—C10的混合α—烯烃,如:B、羰基合成首先将α—烯烃氢甲酰化制得的醛,如原料烯烃增加了一个C原子,且醛中一部分带支链甲基。
然后在催化剂作用下加氢还原,得到相应醇。
3、羰基合成醇的简单工艺流程(三)增塑剂的合成(酯化)通常采用相应的二元酸或酸酐在酸性催化剂,如硫酸或对甲苯磺酸催化下酯化:催化剂可采用水洗法,也可加上减压蒸馏操作除去。
磷酸酯增塑剂采用氧氯化磷与酚或反应制得六、增塑剂的应用(一)聚氯乙烯的增塑剂前面我们已经谈到约有80—85%的增塑剂用于聚氯乙烯,因此聚氯乙烯是增塑剂的主要用户。
为了和聚氯乙烯分子兼容,最常采用的增塑剂是各种酯类,此外,氯化石蜡可用作辅增塑剂,降低成本且具阻烯性,如100分PVC用150分DOP,而用氯化蜡作辅增塑剂后可取代DOP的三分之一。
环氧大豆油也是一种辅增塑剂。
在主增塑剂中:1、一元羧酸与一元醇的酯一般不太常用,分子量低太易挥发,在塑料加工及使用过程中会气化,分子量高尽管降低了挥发性,但兼容性差。
2、二元羧酸与一元醇或一元羧酸与二元醇生成的酯较理想最易提到的二元酸是已二酸和邻苯二甲酸酐,其中邻苯二甲酸酐的酯类是增塑剂中最常见的品种。
邻苯二甲酸低碳醇酯(如二乙酯或二丁酯)具有优良兼容性和增塑性、但易挥发,高碳醇酯(如双十二醇酯)不易挥发,但增塑效能差。
即增塑能力、兼容性随原子数增加而降低,挥发性随C 数增加降低,权衡这几个方面,中碳醇(如6、8、10个原子数的醇),则各方面性能都较好。
在邻苯二甲酸酯中产量最大的是邻苯二甲酸二酯(DOP)。
DOP性能较好而价格也不贵,但现在由于其主要原料2—乙基已醇供应紧张而影响了它的生产发展,邻苯二甲酸二异癸脂(DINP)具有低挥发、无毒、耐热性和加工性的特点,预期今后10年它将取代原主导地位。