在聚合物中加入一些與聚合物溶解的低分子材料，使其玻璃化Tg這種低分子物質(zhì)被稱為增塑劑，也被稱為增塑劑。

         

增塑劑的添加稀釋了聚合物，降低了聚合物鏈之間的力，因此強(qiáng)度降低，強(qiáng)度的降低值與增塑劑的添加成正比。另一方面，隨著增塑劑含量的增加，材料的沖擊強(qiáng)度也隨著增塑劑含量的增加而增加。

         

聚氯乙烯(PVC)世界上第二大通用塑料材料PVC制品占PVC30%的市場份額廣泛應(yīng)用于制造人造皮革、食品包裝材料、電線電纜和兒童玩具。PVC使用的增塑劑主要是鄰苯二甲酸二(2)-乙基(DEHP)，它具有與PVC相容性好，增塑效率高，價(jià)格低，不影響產(chǎn)品安全和電絕緣。DEHP而且是小分子物質(zhì)PVC沒有化學(xué)鍵合，其添加量通常高達(dá)30wt%～50wt%，因此DEHP容易遷移到外部介質(zhì)，惡化產(chǎn)品性能，造成環(huán)境污染。DEHP遷移也會(huì)危害人體健康。因此，增塑劑遷移帶來的問題引起了廣泛關(guān)注，亟待解決。

         

增塑劑遷移

         

         

軟質(zhì)PVC幾十年來，產(chǎn)品中的增塑劑在使用過程中容易遷移到外部，引起了廣泛的關(guān)注。有三種方法可以解決這些問題。

         

——2015年化學(xué)進(jìn)展(2/3)

         

DEPH的遷移行為

         

DEHP與PVC良好的相容性取決于良好的相容性DEHP兩個(gè)分子基和PVC 在分子鏈上C—Cl 偶極-偶極相互作用和基礎(chǔ)Cl原子的α及β位上H弱氫鍵的相互作用是次級(jí)鍵(弱德華力)，兩者之間沒有化學(xué)鍵合DEHP也是小分子物質(zhì)(分子量為)390。因此，軟質(zhì)PVC特別是在熱、壓、血、藥液等外部介質(zhì)的作用下，DEHP從產(chǎn)品到外部介質(zhì)很容易轉(zhuǎn)移。

         

聚合物鏈段之間的間隙可視為聚合物中小分子的傳遞。聚合物分子鏈段通常包括線性、分支鏈和交聯(lián)型，并在鏈段之間排列和堆疊。因此，聚合物的內(nèi)部空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，存在于晶體區(qū)和非晶體區(qū)。大多數(shù)非晶體區(qū)域不確定，鏈段之間的間隙大于晶體區(qū)域，因此小分子的遷移和擴(kuò)散速度低于非晶體區(qū)域。將小分子的幾何形狀簡化為紋理形式，如圖所示。

         

         

溫度、PVC以及增塑劑各自的產(chǎn)品特性、增塑劑的含量和介質(zhì)的理化性質(zhì)，這里就不一一重復(fù)了。為了抑制增塑劑的遷移和擴(kuò)散，可以采用的方法有PVC表面處理、PVC接枝改性，與聚合物增塑劑混合，加入納米顆粒，加入蒙脫土，浸泡有機(jī)溶劑PVC形成共價(jià)鍵、增塑劑改性等。

         

應(yīng)對(duì)措施

         

增塑劑的遷移過程分為三個(gè)步驟：增塑劑從內(nèi)部擴(kuò)散到PVC表面-增塑劑穿過表面-增塑劑從表面進(jìn)入外部介質(zhì)。因此，抑制增塑劑遷移的方法有：1）使用分子量高、耐遷移性好的增塑劑；2）增加增塑劑和PVC基體之間的相互作用或增加了增塑劑遷移過程中的障礙；3）軟的物理或化學(xué)處理PVC表面處理或涂層使增塑劑無法通過產(chǎn)品表面。

         

耐遷移增塑劑

         

增塑劑的抗遷移性與其分子量和分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。通過增加增塑劑的分子量和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，獲得更好的抗遷移性和安全性DEHP的增塑劑。

         

         

以上是幾種已開發(fā)的替代品DEHP環(huán)保增塑劑。此外，分子量在1000到數(shù)十萬之間PVC相容性好，Tg較低的大分子聚合物和PVC共混，從而提高PVC的柔韌性。

         

加入納米填料

         

納米顆粒尺寸小，表面懸掛鍵多，不飽和，易吸附其他物質(zhì)；納米顆粒本身不遷移，可阻礙和抑制PVC和DEHP分子運(yùn)動(dòng)減少了增塑劑的遷移。(研究表明，該方法不有效)

         

PVC表面層處理

         

表面交聯(lián)PVC表面分子形成一個(gè)由化學(xué)鍵連接的三維網(wǎng)絡(luò)。分子鍵之間的化學(xué)交聯(lián)大大降低了分子鏈的運(yùn)動(dòng)能力，阻礙了增塑劑的遷移。具體方法包括輻照交聯(lián)、引入光敏基團(tuán)和直接反應(yīng)交聯(lián)。該方法效果良好，但往往導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)黃、機(jī)械性能下降等副作用。

         

新型增塑劑等

         

Eg：半氧硅烷(POSS)，籠分子中心有一個(gè)類似二氧化硅的無機(jī)核，被有機(jī)基團(tuán)包圍。它是一種無機(jī)雜化結(jié)構(gòu)(RSiO3/2)n，n六、八、十等偶數(shù)。它的尺寸相當(dāng)于大多數(shù)聚合物鏈段或無規(guī)線團(tuán)，所以它將是POSS聚合物網(wǎng)絡(luò)的引入會(huì)改變聚合物的物理化學(xué)性能。Soong等研究發(fā)現(xiàn)methacry-POSS(即R甲基丙烯酸丙酯基團(tuán)POSS)可以對(duì)PVC但增塑效率和PVC相容性有限。

         

         

結(jié)語

         

目前，從抑制增塑劑開始PVC對(duì)產(chǎn)品遷移的研究較多，但未發(fā)現(xiàn)能有效抑制增塑劑遷移，成本低，工藝簡單，不影響增塑劑的效率PVC產(chǎn)品性能方法。環(huán)保增塑劑的重要方向是抑制增塑劑的改性遷移。

         

參考文獻(xiàn)

         

①徐楊、熊英、郭少云PVC增塑劑遷移帶來的問題及應(yīng)對(duì)，Progress in Chemistry，2015，27(2/3)

         

②李秀崢，PVC2019年47(5)增塑劑遷移及抑制方法研究進(jìn)展