浅谈塑料助剂——增塑剂的特点与性质
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增塑剂的分类、性能及作用1、增塑剂的作用凡添加到聚合物体系中能使聚合物体系的塑性增加的物质都可以叫做增塑剂。
增塑剂的主要作用是削弱聚合物分子之间的次价健,即范德华力,从而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性,即增加了聚合物的塑性,表现为聚合物的硬度、模量、软化温度和脆化温度下降,而伸长率、曲挠性和柔韧性提高。
增塑剂按其作用方式可以分为两大类型,即内增塑剂和外增塑剂。
内增塑剂实际上是聚合物的一部分。
一般内增塑剂是在聚合物的聚合过程中所引入的第二单体。
由于第二单体共聚在聚合物的分子结构中,降低了聚合物分子链的有规度,即降低了聚合物分子链的结晶度。
例如氯乙烯-酯酸乙烯共聚物比氯乙烯均聚物更加柔软。
内增塑剂的使用温度范围比较窄,而且必须在聚合过程中加入,因此内增塑剂用的较少。
外增塑剂是一个低分子量的化合物或聚合物,把增塑剂添加在需要增塑的聚合物内,可增加聚合物的塑性。
外增塑剂一般是一种高沸点的较难挥发的液体或低溶点的固体,而且绝大多数都是酯类有机化合物。
通常外增塑剂不与聚合物起化学反应,外增塑剂和聚合物的相互作用主要是在升高温度时的溶胀作用,与聚合物形成一种固体溶液。
外增塑剂性能比较全面且生产和使用方便,应用很广。
现在人们一般说的增塑剂都是指外增塑剂。
邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)都是外增塑剂。
2、增塑剂的分类及性能增塑剂的品种繁多,在其研究发展阶段其品种曾多达1000种以上,作为商品生产的增塑剂不过200多种,而且以原料来源于石油化工的邻苯二甲酸酯为最多。
增塑剂的分类方法很多。
根据分子量的大小可分为单体型增塑剂和聚合型增塑剂;根据物状可分为液体增塑剂和固体增塑剂;根据性能可分为通用增塑剂、耐寒增塑剂、耐热增塑剂、阻燃增塑剂等;根据增塑剂化学结构分类是常用的分类方法。
copyright 橡胶技术网根据化学结构可分为:(1)邻苯二甲酸酯(如: DBP、DOP、DIDP)(2)脂肪族二元酸酯(如: 己二酸二辛酯DOA、癸二酸二辛酯DOS)(3)磷酸酯(如:磷酸三甲苯酯TCP、磷酸甲苯二苯酯CDP)(4)环氧化合物(如:环氧化大豆油、环氧油酸丁酯)(5)聚合型增塑剂(如:己二酸丙二醇聚酯)(6)苯多酸酯(如: 1,2,4-偏苯三酸三异辛酯)(7)含氯增塑剂(如: 氯化石蜡、五氯硬酯酸甲酯)(8)烷基磺酸酯(9)多元醇酯(10)其它增塑剂一种理想的增塑剂应具有如下性能:(1)与树脂有良好的相溶性;(2)塑化效率高;(3)对热光稳定;(4)挥发性低;(5)迁移性小;(6)耐水、油和有机溶剂的抽出;(7)低温柔性良好;(8)阻燃性好;(9)电绝缘性好;(10)无色、无味、无毒;(11)耐霉菌性好;(12)耐污染性好;(13)增塑糊粘度稳定性好;(14)价廉。
废旧塑料是使用后的塑料,性能上都有不同程度的下降,为改善回收料的质量,可在造粒时添加一些助剂,这个配料过程对聚氯乙烯尤为重要,而对聚烯烃塑料,一般不配料,即使需要,也很简单。
常用助剂在用废旧塑料生产再生制品时需要添加的助剂有增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂和填充剂等。
1.增塑剂增塑剂是指增加塑料的可塑剂,改善在成型加工时树脂的流动性,并使制品具有柔韧性的有机物质。
它通常是一些高沸、难以挥发的粘稠液体或低熔点的固体,一般不与塑料发生化学反应。
增塑剂首先要与树脂具有良好的相容性,相容性越好,其增塑效果也越好。
添加增塑剂可降低塑料的玻璃转化温度,使硬而刚性的塑料变得软且柔韧。
一般还要求增塑剂无色、无毒、无臭、耐光、耐热、耐寒、挥发性和迁移性小,不燃且化学稳定性好,廉价易得。
实际上,一种增塑剂不可能满足以上的所有要求,这就需要进行选择、配合使用,以达到满意的效果。
(1) 分类:①根据其作用分有主增塑剂,即溶剂型增塑剂;辅助增塑剂,即非溶剂型增塑剂;催化剂型增塑剂。
②根据其化学结构分为苯二甲酸酯类,脂肪酸酯类,磷酸酯类,聚酯类,环氧酯类,含氯化合物等。
(2) 常用增塑剂:增塑剂主要用于聚氯乙烯和纤维素等塑料。
常用的增塑剂有:邻苯二甲酸二丁酯,邻苯二甲酸二辛酯,环氧大豆油,磷酸三甲苯酯,磷酸三苯酯,癸二酸二辛酯,氯化石蜡等。
①邻苯二甲酸二丁酯为无色液体,不溶于水,但溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。
是塑料、合成橡胶和人造革等的常用增塑剂。
它由邻苯二甲酸酐和正丁醇加热酯化制得。
②邻苯二甲酸二辛酯为无色无臭透明液体,稍有芳香气味,不溶于水,而溶于乙醇、乙醚和矿物油等。
与聚氯乙烯、硝酸纤维等、乙基纤维素、聚苯乙烯、有机玻璃等相容性好,有助于提高制品的弹性和防水能力,并具有适当的硬度。
它由邻苯二甲酸酐与α-乙基己醇加热酯化制得,是聚氯乙烯和氯乙烯共聚物的优良增塑剂。
③磷酸三甲苯酯为无色有毒的不挥发油状液体,不溶于水,能与普通有机溶剂、稀释剂、植物油等混溶。
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。
增塑剂知识点总结怎么写一、增塑剂的概念增塑剂是一种在工业生产中广泛应用的化学品,主要用于塑料制品的生产过程中。
它具有增加塑料柔软度、延展性和抗张强度的功能,能够改善塑料产品的加工性能和使用性能,提高其耐热性和耐候性。
增塑剂广泛应用于各种领域,如建筑、医疗、汽车、电子、包装等。
二、增塑剂的分类根据化学结构和功能作用,增塑剂可以分为多种类型。
常见的增塑剂包括酯类增塑剂、酚醛树脂增塑剂、环氧增塑剂、聚氯乙烯增塑剂等。
不同类型的增塑剂具有不同的特性和适用范围,可以根据具体需求进行选择和应用。
三、增塑剂的作用机制增塑剂主要通过两种方式发挥作用:一是与聚合物形成氢键或范德华力相互作用,增加聚合物链的柔软性和延展性;二是在聚合物链中形成孔洞,改善塑料流动性和加工性能。
此外,增塑剂还能够提高聚合物的玻璃转化温度,增加其耐热性和耐候性。
四、增塑剂的应用领域增塑剂广泛应用于各种塑料制品的生产过程中,包括硬质塑料、软质塑料、橡胶制品等。
在建筑、医疗、家电、汽车、包装等领域,增塑剂都扮演着重要的角色。
此外,增塑剂还被用于涂料、油墨、胶粘剂等化工产品的生产中。
五、增塑剂的环保与安全增塑剂是一种常见的化工产品,其环保与安全性备受关注。
在使用过程中,增塑剂的挥发性和溶解性会对环境和人体健康产生影响。
因此,在选择和使用增塑剂时,需要考虑其环保性和安全性,尽量减少对环境和人体的影响。
六、增塑剂的发展趋势随着社会经济的发展和科技的进步,人们对塑料制品的质量和性能要求越来越高,增塑剂的应用也在不断创新和发展。
未来,增塑剂将更加注重环保与安全性能,不断改良和创新新型增塑剂,以满足不同领域的需求。
总结:增塑剂作为一种重要的化工产品,在工业生产中扮演着重要的角色。
通过对增塑剂的概念、分类、作用机制、应用领域、环保与安全、发展趋势等方面的分析和总结,我们可以更加全面地了解增塑剂的相关知识,为其合理选择和应用提供参考和指导。
同时,我们也应该关注增塑剂的环保与安全性,不断创新和发展新型增塑剂,推动其在工业生产中的应用和发展。
增塑剂的种类及其性质1、邻苯二甲酸酯类邻苯二田酸酣类是目前最广泛使用的主增塑剂,品种多、产量高,井具有色泽浅、毒性低、电性能好、挥发件小、气味少、耐低温性一般等特点。
目前邻苯二酸酯类的消耗量约占增塑剂总消耗量的80-85%,而其中最常用的是邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二异辛酯两种。
(1)邻苯二甲酸二辛酯((简称DOP)无色油状液体,有特殊气味。
(2)邻苯二甲酸二异辛酯(简称DIOP)几乎是无色的粘稠液体,溶于大多数有机溶剂和烃类,(3)邻苯二甲酸二异癸酯(简称DIDP)粘稠液体,溶于大多数有机溶剂和烃类,不溶于或微溶于甘油、乙二醇和某些胺类。
它的挥发性比DOP小。
耐迁移,是一种低挥发性增塑剂,又耐老化,电性能好,但相溶性差些。
(4)邻苯二甲酸二异壬酯(简称DINP)透明油状液体,其高温下的挥发性只是DOP的一半。
(5)邻苯二甲酸二丁酯(简称DBP)无色透明液体,具有芳香族气味,溶于大多数有机溶剂和烃类。
DBP对PVC的临界塑化温度为90—95℃。
(6)邻苯二甲酸二异丁酯(简称DIBP)无色透明液体, DIBP在PVC农用薄膜中使用时曾发现由于它的析出致使水稻烂秧的问题。
(7)邻苯二甲酸丁苄酯(简称BBP)透明油状液体,溶于有机溶剂和烃类,不溶于水。
BBP对PVC的临界塑化温度为96-100℃。
(8)邻苯二甲酸二甲酯(简称DMP)无色油状液体,微带芳香族气味,常温下不溶于水,和脂肪烃混溶,与大多数树脂相溶性良好.(9)邻苯二甲酸二乙酯(简称DEP)无色油状液体,无毒,微带芳香族气味,溶于大多数有机溶剂。
(10)邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)具有芳香族气味的白色结晶状粉末.溶于大多数有机溶剂,在热的汽油和矿物油中完全溶解,微溶于乙二醇类和某些胺类。
(11)对苯二甲酸二辛酯(DOTP)DOTP与DOP的物理性能相似,制品的机械性能也相似,但DOTP的挥发件比DOP小得多。
2、脂肪酸酯类脂肪酸酯类的低温性能很好,但与聚氯乙烯的相溶性较差故只能用作耐寒的副增塑剂与邻苯二甲酸酯类并用。
增塑剂的作用机理:①.润滑理论润滑理论认为,树脂能够抵抗形变(刚性)是因为分子间有磨擦力。
增塑剂能起润滑剂作用,促进大分子间或者分子链间的运动。
增塑剂仅仅降低分子间的作用力,因此只能引起部分增塑。
②.凝胶理论凝胶理论认为,聚合物抗形变由于内部存在着三维蜂窝状结构或者凝胶所致。
这种凝胶是由于在聚合物分子链间或多或少发生粘着而形成的。
由于分子吸咐点常集中在一块,因此软质塑料或者硬质塑料中的蜂窝是很小的。
这种蜂窝弹性极小,很难通过物体内部的移动使其变形。
增塑剂进入树脂中,沿高分子链产生许多吸咐点,通过新的吸咐而松弛破坏原来的吸引力,并替代了聚合物分子内的引力中心,使分子容易移动。
③.溶剂化理论基于胶体化学。
增塑剂的溶剂化和溶胀能力取决于3种分子间作用力。
增塑剂/增塑剂,增塑剂/聚合物,聚合物/聚合物之间的力。
增塑剂应该是小分子,对聚合物分子应该有一定的吸引力,而该力要小于聚合物/聚合物之间的作用力。
增塑剂/增塑剂间的力越低,越能发挥增塑剂的效能。
增塑剂也不应该太小,否则容易挥发。
④.极性理论极性理论认为,在增塑剂分子﹑聚合物分子和增塑剂/聚合物分子之间必须很好的平衡,以确保凝胶是稳定的。
因此增塑剂必须是含有一个或者多个与特定聚合物极性相匹配的极性或者非极性基团。
即以上提出的聚合物的结晶度。
增塑剂的作用2、热稳定剂如果不加说明,热稳定剂专指聚氯乙烯及氯乙烯共聚物加工所使用的稳定剂。
聚氯乙烯及氯乙烯共聚物属热敏性树脂,它们在受热加工时极易释放氯化氢,进而引发热老化降解反应。
热稳定剂一般通过吸收氯化氢,取代活泼氯和双键加成等方式达到热稳定化的目的。
工业上广泛应用的热稳定剂品种大致包括盐基性铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机锑类等主稳定剂和环氧化合物类、亚磷酸酯类、多元醇类、个二酮类等有机辅助稳定剂。
由主稳定剂、辅助稳定剂与其他助剂配合而成的复合稳定剂品种,在热稳定剂市场具有举足轻重的地位。
热稳定剂的作用机理:①、捕捉游离HCl小分子,抑制并消除它的自动催化作用;②、限制双键共轭体系的形成,减少色变;③、置换聚氯乙烯分子中不稳定的烯丙基氯原子或叔碳位氯原子,改变了主链的分子结构,抑制脱氯化氢;④、捕捉自由基,阻止氧化反应。
浅谈塑料助剂——增塑剂的特点与性质
王荷萍
(太原市塑料研究所,山西太原,030024)
摘要:介绍了增塑剂的分类,阐述了其增塑机理,分析了增塑剂的性质。
关键词:塑料助剂;增塑剂;聚氯乙烯
中图分类号:TQ414文献标识码:A
增塑剂是一种能降低塑料的熔融温度或熔体黏度,从而改善其成型性能,使最终产品变得柔软而添加的物质,也是一种添加到高分子聚合物中增加材料塑性,使之易加工,赋予制品柔软性的功能性化工产品,同时还是迄今为止产量和消费量最大的助剂种类。
增塑剂的种类繁多,目前商品化的有500多种,其中以邻苯二甲酸酯类增塑剂的生产和消费最大(尤其是邻苯二甲酸二辛酯D0P、邻苯二甲酸二丁酯(DBP))为69%,其次是脂肪族类占8%、环氧类占7%、苯三酸酯类占4%,其他占2%。
预计未来几年我国对增塑剂的总需求量将以年均2.5%的速率增长,到2009年将达到610万t。
增塑剂是一种低分子化合物或聚合物,通常为高沸点的难挥发性液体或低熔点固体,而且绝大多数为酯类有机化合物。
不同的塑料使用不同的增塑剂,例如硝酸纤维素使用樟脑作增塑剂;醋酸纤维素则使用苯二甲酸的甲酯和乙酯作增塑剂。
工业上使用增塑剂最多的塑料是聚氯乙烯,所耗用的增塑剂占总产量的80%以上。
1.增塑剂的分类
增塑剂的分类方法很多,常见的有以下几种分类方法。
1.1按化学结构
按化学结构,增塑剂可分为邻苯二甲酸酯、脂肪族二元酸酯、石油磺酸苯酯、磷酸酯、聚酯、环氧化合物、含氯化合物等类型。
而这种分类法对增塑剂生产有一定的意义。
1.2按使用情况以及与树脂的相容性
按使用情况以及与树脂的相容性,增塑剂可分为主增塑剂、次增塑剂(副增塑剂)、辅助增塑剂和充增塑剂(增量剂)等。
主增塑剂与树脂有足够的相容性,在一定的范围内完全相容。
通常主增塑剂与树脂的比例可达1∶1,而不产生析出,故可单独使用。
次增塑剂对树脂聚合物的亲和力较差,相容性也差,不能单独使用,只能与主增塑剂共用,使用比例最多为1∶3,使用的目的主要是代替部分主增塑剂。
由于增量剂几乎不溶于树脂,不能单独使用,所以只能混入主次增塑剂中使用,加入的目的在于降低成本。
1.3按增塑剂的使用和加工性能
按增塑剂的使用和加工性能,增塑剂可分为通用型增塑剂、耐寒增塑剂、耐热增塑剂、耐燃增塑剂和无毒增塑剂等。
1.4按增塑剂分子大小的不同按增塑剂分子大小的不同,增塑剂可分为单体型增塑剂和聚合型增塑剂,两者的分子大小不同,其黏度也不同:前者分子量在300~600以下,黏度为3×10-2Pa·s 左右,后者分子量为1000~8000,黏度高达几万Pa·s。
2.增塑机理
由于增塑剂分子插入到树脂聚合物分子链之间,削弱了聚合物分子间的引力,使聚合物分子链的活动性增加,降低聚合物的结晶度,从而增加聚合物的可塑性、柔顺性和耐寒性,使塑料的玻璃化温度、软化温度或黏流温度降低,黏度减小,流动性增加,大大改善了塑料的成型性能。
下面以邻苯二甲酸二辛酯
增塑剂对聚氯乙烯的增塑作用作为例子,来阐述增塑剂的增塑作用原理。
聚氯乙烯是极性大分子,分子量很大,分子链很长,分子链节之间,分子与分子之间的吸引力很大,成为相互缠结的无规线团。
当把聚氯乙烯加热时,分子链的热运动就变得很剧烈,于是分子间的作用力减弱,间隔增大,此时添加邻苯二甲酸二辛酯增塑剂分子到聚氯乙烯分子链的间隔中,就会引起聚氯乙烯分子链的极性部分与增塑剂的极性部分相互作用,增塑剂的非极性部分夹在聚氯乙烯分子链之间,妨碍了聚氯乙烯分子链互相接近。
增塑剂减弱了分子间的作用力,分子的热运动就变得容易,降低了聚氯乙烯的玻璃化温度T9,坚硬的聚氯乙烯就变得柔软了。
一般的增塑剂分子都必须含有能与极性聚合物(如聚氯乙烯、硝酸纤维素、醋酸纤维素等)相互作用的极性部分(如酯基结构)和不与聚合物作用的非极性部分。
3增塑剂的性质
理想的增塑剂应具有以下性质:
(1)与聚合物的相容性好,在加工过程中能与聚合物很好地混溶,并且制品在使用时,增塑剂不析出。
(2)挥发性低。
(3)耐热性好,增塑剂在加工或使用过程中受热不发生分解、变色或性能变化。
(4)光稳定性好,同时在加工中不与其他添加剂或树脂发生有害反应。
(5)耐低温性能好,低温下增塑后的聚氯乙烯塑料柔软性好。
(6)迁移性和渗出性小,增塑剂的迁移性和渗出性是指增塑剂从塑料中渗出或一部分增塑剂转移到与之接触的其他物质中去的性质。
(7)不易为水、肥皂水、油、油脂及溶剂所抽取。
(8)耐火焰性好,不易燃烧。
(9)抗细菌和霉菌作用强。
(10)电绝缘性能好。
(11)无味、无色、无毒。
4.聚氯乙烯常用的增塑剂
聚氯乙烯使用的增塑剂种类很多,且仍在不断增加,其中以邻苯二甲酸酯类使用的最多,原因是成本较低,综合性能好;其次是已二醇和苯二甲酸二异辛酯类以及磷酸酯类等。
我国石蜡资源丰富,氯化石蜡生产工艺成熟,可发展软高氯含量的氯化石蜡;我国高碳醇原料充足,应开发增塑效率高、耐热、耐候、低挥发、卫生性和透明性优于邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的邻苯二甲酸正辛·正癸酯(810酯)等品种;我国乙二醇产量已超过6O万t/a,副产大量的二甘醇等多元醇,应开发苯甲酸二乙二醇酯等价格低、挥发性小、耐寒、低毒的品种;废弃聚合物的回收利用,用涤纶废丝制对苯二甲酸二异辛酯(DOTP),其挥发性、电性能优于邻苯二甲酸二辛酯(DOP),耐低温、抗抽出、耐热,是较理想的增塑剂。
不同的增塑剂对制品性能有不同的影响。
邻苯二甲酸酯类中使用较多的是邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP),因两者均有较全面的性能,与聚氯乙烯相容性好,能符合大多数通用制品的要求。
工业上常以DOP作为标准来衡量各种增塑剂的增塑效率。
己二酸二辛酯(DOA)、癸二酸二辛酯(DOS)和壬二酸酯类,耐低温性能好,能显著改善制品的耐寒性,但这3种增塑剂与聚氯乙烯的相容性差,只能做次增塑剂使用。
季戊四醇酯类的耐热性和耐老化性均好,通常用于制造耐高温(1100C)的绝缘电线和电缆,常与
其他增塑剂共用。
磷酸二苯一辛脂(DPOP)无毒,用于制造无毒制品(如食品袋、输血袋等)。
聚合型增塑剂中的己二酸丙二醇聚酯,虽然塑化效率较差,黏度较大,加工性和低温性不好,但挥发性低,迁移性小,耐油和耐肥皂水抽出,是性能很好的耐热性和耐久性增塑剂,主要用于汽车内制品,电线电缆、电冰箱等室内外长期使用的制品,是目前使用比较广泛、发展较快的一类增塑剂,而一旦解决了耐低温性和加工性,将获得更广泛的应用。
在满足制品主要性能的前提下,为降低成本和解决主增塑剂供不应求以及弥补其某些缺陷,常采用次增塑剂和增量剂,例如:在聚氯乙烯塑料中常加入二元脂肪酸辛酯类、氯化石蜡和石油磺酸笨酯等。
由于各种增塑剂的性能不一,单独使用一两种增塑剂无法满足全面的性能要求,为了取长补短,在实际生产中也常使用混合增塑剂。
在树脂中加入增塑剂的方法也很多,但通常是在一定温度下,用强制性的机械混合的方法,使之均匀地分散于树脂中。
(实习编辑:薛艳)。