聚氯乙烯环保增塑剂性能分析
pvc增塑剂的特性、使用范围和使用方法
pvc增塑剂采用先进接共聚合技术精制而成,和PVC溶解度参数相近,塑化效率高,闪点高,不易挥发。
在塑料中匀相分布,与树脂键合力强,杜绝迁移析出问题,阻燃.耐寒.耐热性。
pvc增塑剂抗老化能优异,完全取代小分子液体增塑剂,制造高档PVC软制品,无毒无味全环保。
pvc增塑剂特性:
1、pvc增塑剂能改善制品的韧性和弹性,使表面张力、拉伸强度,蠕变变强及抗应力龟裂强度等一系列性有所提高。
2、pvc增塑剂加工温度提高1-2度,促使塑化速度快,挤出量平稳,熔体温度分布均匀、产品尺寸稳定、壁厚均匀。
3、pvc增塑剂可防止结垢,减少清理次数,可提高产品4%左右。
4、pvc增塑剂使挤出的制品平滑、有光泽、提高产品的白度、透明度。
5、pvc增塑剂可改善填充剂和着色剂在塑料中的分散性。
pvc增塑剂使用范围:
各类高档PVC软制品:
1.电缆料:105度级阻燃耐油料低烟低卤料
2.密封条胶管胶垫软板:耐高温密封耐油软管胶垫软板;
3.鞋底皮塑压延膜等软制品:抗老化迁移,增加耐久性等。
pvc增塑剂使用方法:
在软PVC中使用方法为:
1、添加量为:pvc增塑剂完全作为主增塑剂使用,根据硬度要
求与树脂粉任意共混。
和其它配料一起混合约5分钟,混合均匀即可,放料温度50度以内,然后造粒或者直接挤出注塑;
2、造粒工艺:带真空排气设备最佳,塑化1-2遍,温度160-180。
聚氯乙烯及其增塑剂综述
材 料 、 医 疗 器 械 等 使 用 的 PVC中 氯 乙 烯 的 残 留 量 早 烯 单 体 残 留 量 均 不 大 于1ppm, 符 合 国 家 标 准 。
有规定。
二、邻苯二甲酸酯类增塑剂使用的规定
1991年 , 国 际 食 品 法 典 委 员 会 ( CAC) 规 定 食 品
邻 苯 二 甲 酸 二 异 壬 酯 ( DINP) 、 邻 苯 二 甲 酸 二
指 令 ( 2002/72/EC) ” 的 附 录 Ⅱ 列 出 了 允 许 塑 料 原 料 丁 卞 酯 ( BBP) 、 邻 苯 二 甲 酸 二 丁 酯 ( DBP) 统 称 邻
及 其 制 品 使 用 的 单 体 和 其 他 物 质 的 目 录 , 目 录 中 编 苯 二 甲 酸 酯 类 ( 或 盐 ) , 是 PVC制 品 常 用 的 增 塑 剂 。
令 76/769/EEC。 这 项 指 令 已 经 20 多 次 修 订 。 2005 年 5 示 ( 卫 化 发 第 31号 ) , 建 议 PVC聚 氯 乙 烯 塑 料 薄 膜 包
月 11 日 , 欧 盟 通 过 WTO秘 书 处 通 报 了 该 指 令 的 最 新 装 制 品 中 不 使 用 含 邻 苯 二 甲 酸 酯 类 的 物 质 。
WTO/TBT通 报 了 玩 具 检 验 准 则 , 禁 止 玩 具 使 用 含 有 乙 烯 以 及 氯 乙 烯 与 其 他 有 机 化 合 物 共 聚 物 所 用 的 助
DEHP、DINP、DEP、DBP, 日 摄 入 量 ( ADI) 超 过 允 剂 名 单 中 没 有DEHP。 这 两 条 法 规 是 美 国 食 品 药 品 管
DINP、 DIDP 和 DNOP 增 塑 剂 的 重 量 含 量 比 不 超 过 玩 具 和 食 品 器 具 、 容 器 包 装 不 使 用 含 有 DEHP的 PVC
聚氯乙烯环保增塑剂性能分析
聚氯乙烯环保增塑剂性能分析刘少蔚CTI华测检测技术有限公司广东深圳518010摘要:PVC对增塑剂的吸收过程是与时间相关的非定常过程:首先是增塑剂树脂颗粒间隙润展缓慢吸收的“第一诱导期”;而后增塑剂分子获得能量得以活化,突破亚粒子皮膜而渗入和润展聚集粒子间隙使之溶胀,进入快速的“第一溶胀期”;第一溶胀达到平衡后,增塑剂分子开始在聚集粒子表面润展,突破初级粒子粘结力而渗入其间,吸收进入“第二诱导期”;经过“第二诱导期”的持续作用,PVC分子链各运动单元均被活化,增塑剂分子获得更高能量得以渗入到初级粒子,进入到PVC分子链段之间,达到分子水平的溶胀,吸收进入“第二溶胀期”。
关键词:聚氯乙烯;环保增塑剂;吸收;迁移;性能引言增塑剂是聚氯乙烯加工中最重要的助剂,其吸收量的大小、吸收所需时间及温度条件与加工工艺和制品性能都有着极为密切的关系。
增塑剂的用量影响着加工中的流动性、制品的刚性和韧性;吸收所需时间则影响着成型周期及生产效率。
增塑剂吸收的温度条件受制于PVC树脂的热不稳定性,同时也决定了其吸收速率。
PVC 制品应根据其所需性能,选择高效、环保的增塑剂和其它助剂,但增塑剂因其与PVC 的相容性差异,需要确定合适的配方并进行合理配伍才能发挥最佳效果。
然而新型的增塑剂由于在结构与性质与传统增塑剂有很大差异,有必要对其增塑性能进行较为详尽的研究,以满足实际加工和工业发展的需求。
二、实验原料与设备2.1原料悬浮聚氯乙烯(S-PVC):优级;偏苯三酸类增塑剂(TOTM);环氧大豆油增塑剂(ESO):Plac775;环氧化植物油增塑剂:Vif5705;硬脂酸甘油酷类增塑剂:Pac8;蓖麻醇酸酷类增塑剂:Flep8;LPlas-l增塑剂;LPlas-2增塑剂。
2.2设备和仪器离心机:800B型,上海安亭科学仪器厂;高温实验箱:WG100A,上海亿达华实验仪器有限公司;电子分析天平:AY220型,日本岛津制作所;扫描电子显微镜(SEM):JM-636OLV型,日本电子株式会社。
环氧米糠油作为聚聚氯乙烯增塑剂分析研究报告
环氧米糠油作为聚聚氯乙烯增塑剂分析研究报告一、引言二、环氧米糠油的化学特性三、环氧米糠油作为PVC增塑剂的增塑性能1.增塑效果:环氧米糠油在PVC中的加入可以有效提高PVC的柔性和可加工性,使PVC制品具有更好的拉伸性和断裂强度。
2.耐候性:环氧米糠油可以增强PVC制品的耐候性,减少紫外线和氧气对PVC的侵蚀,延长PVC制品的使用寿命。
3.热稳定性:环氧米糠油在PVC中的加入可以提高PVC的热稳定性,减少PVC在高温下的分解和黄变现象。
4.机械性能:环氧米糠油可以提高PVC制品的抗冲击性和加工性能,减少PVC制品在使用过程中的开裂和变形。
四、环氧米糠油与其他增塑剂的比较1.环氧米糠油与邻苯二甲酸酯(DEHP)相比,在增塑效果上具有相似的性能,但环氧米糠油对环境的影响更小,符合绿色环保要求。
2.环氧米糠油与酯类增塑剂相比,其增塑效果较好且具有更好的耐候性和热稳定性。
五、环氧米糠油在PVC制品中的应用1.建筑领域:环氧米糠油可以用于制作PVC管材、地板和隔热板等建筑材料,提高其柔韧性和耐候性。
2.电子电器:环氧米糠油可以用于制作电缆绝缘层和电子器件的外壳,提高其抗冲击性和耐用性。
3.汽车工业:环氧米糠油可以用于制作汽车内饰件和密封件,提高其热稳定性和耐候性。
六、环氧米糠油的市场前景随着人们对环境污染和健康问题的关注程度不断提高,环氧米糠油作为一种环保增塑剂在PVC制品中的应用前景非常广阔。
预计未来几年内,环氧米糠油市场规模将不断扩大。
七、结论本报告对环氧米糠油作为PVC增塑剂的分析研究做了详细介绍。
环氧米糠油具有优异的增塑性能,在PVC制品中具有广泛的应用前景,可有效提高PVC制品的柔性、耐候性和热稳定性,符合绿色环保要求。
关于聚氯乙烯用环保型增塑剂的研究分析
关于聚氯乙烯用环保型增塑剂的研究分析发布时间:2022-10-13T06:14:17.086Z 来源:《科技新时代》2022年8期作者:李成杰[导读] 塑化剂在中国被称为增塑剂,是最重要的橡胶、塑料助剂之一,李成杰新疆圣雄能源氯碱厂,新疆吐鲁番 838000摘要:塑化剂在中国被称为增塑剂,是最重要的橡胶、塑料助剂之一,塑化剂也可用作许多化工产品的生产原料及中间体。
随着人们日益认识到增塑剂对环境、人体的影响,石油基资源的枯竭以及产品性能要求的日益提高,使得开发无毒、环保、安全且能够替代邻苯二甲酸酯类增塑剂的环保增塑剂已成为增塑剂行业的必然趋势,对环保型增塑剂的研究和应用也成为国内外科学家研究的重要课题。
下面本文就聚氯乙烯用环保型增塑剂进行简要阐述。
关键词:聚氯乙烯;环保型;增塑剂; 1环保型增塑剂概述绿色生态环保型增塑剂主要有柠檬酸酯类、环氧增塑剂与衍生品、生物增塑剂(高醇聚酮、聚己内酯、葡萄糖五丙酸酯、乳酸丁酯等)、甘油衍生品(单甘油酯、聚甘油、聚甘油单硬脂酸酯、三醋酸甘油酯、松香甘油酯、三丙酸甘油酯和月桂酸甘油酯)、丙烯酸酯、高分子增塑剂(乙烯-CO共聚物、蓖麻油基聚酯增塑剂、聚乙二醇、氯化聚乙烯)、高能增塑剂、马来酸酯、邻苯二甲酸酯、多元醇酯、二元酸酯、特殊增塑剂(对苯二甲酸二丁酯、磷酸酯、醚—酯增塑剂等)等。
另外,积极研究开发新产品,采用生态环保类的合成原材料,如醋酸、L-苹果酸、丁醇、粉末山梨醇、壳聚糖复合功能材料、聚乳酸复合材料等。
现对开发生物基生态绿色、无毒、环保高效、多功能增塑剂进行论述。
2环保增塑剂在聚氯乙烯中应用的研究 2.1环氧类增塑剂在聚氯乙烯中的应用环氧类增塑剂是一种毒性极低、环保、可降解的增塑剂,广泛用于塑料工业、橡胶工业、食品包装、医疗设备材料、涂料等领域。
与其他增塑剂相比,其结构中的环氧基可以吸收PVC在光或热降解过程中释放出的氯化氢,从而抑制或延迟PVC的连续分解,使得PVC产品具有良好的光热稳定性,并延长使用寿命。
pvc增塑剂
PVC增塑剂概述PVC增塑剂是一种常用的化学添加剂,用于改善聚氯乙烯(PVC)的柔软性和可加工性。
PVC由聚合氯乙烯单体制成,这是一种坚硬且脆弱的材料。
通过添加增塑剂,可以改善PVC的柔软性并增加其可塑性,使其更易于加工和使用。
在本文档中,我们将探讨PVC增塑剂的种类、工作原理以及使用PVC增塑剂的一些注意事项。
PVC增塑剂的种类PVC增塑剂有多种类型,包括可溶性增塑剂和固体增塑剂。
根据增塑剂的化学结构和性质,可将其分为以下几类:1.酯类增塑剂:酯类增塑剂通常是聚醚类或脂肪酸酯类化合物。
它们通过与PVC形成物理引力相互作用,使PVC变得柔软。
常见的酯类增塑剂有邻苯二甲酸酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)等。
2.环氧增塑剂:环氧增塑剂是一种固体增塑剂,具有优异的增塑性能。
它们通过将环氧树脂复合到PVC中,增加了PVC的可塑性和耐候性。
环氧增塑剂具有良好的热稳定性和流动性,适用于制造高要求的塑料制品。
3.天然增塑剂:天然增塑剂是从天然植物中提取的增塑剂。
相对于合成增塑剂,天然增塑剂更环保且可降解。
常见的天然增塑剂包括植物油、淀粉和纤维素等。
PVC增塑剂的工作原理PVC增塑剂通过与PVC形成物理或化学相互作用来改变其分子结构和性能。
增塑剂与PVC的相互作用方式有以下几种:1.物理相互作用:酯类增塑剂在PVC中的添加可以通过物理分散相互作用破坏PVC的晶体结构,从而使其柔软。
2.溶解作用:增塑剂能够与PVC分子相互作用,使PVC分子链的运动变得容易。
这种溶解作用可以使PVC更易于加工和成型。
3.化学相互作用:某些特定的增塑剂可以与PVC发生化学反应,形成共聚物或交联结构,从而增强PVC的力学性能和热稳定性。
使用PVC增塑剂的注意事项在使用PVC增塑剂时,需注意以下几点:1.选择合适的增塑剂:根据具体应用需求选择合适类型的增塑剂,如需要耐候性,可选用环氧增塑剂。
同时要注意增塑剂与PVC的相容性,以避免不良影响。
聚氯乙烯环保型增塑剂的研究进展
聚氯乙烯环保型增塑剂的研究进展金栋(北京燕山石油化工公司研究院,北京102500)摘要:概述了聚氯乙烯环保型增塑剂柠檬酸三酯类和环氧类的研究进展,指出了其发展趋势及在中国的发展前景。
关键词:聚氯乙烯;增塑剂;柠檬酸三丁酯;环氧大豆油中图分类号:TQ314.24文献标识码:B文章编号:1009-1785(2010)10-0006-04聚氯乙烯目前在加工过程中需要使用的增塑剂主要是邻苯二甲酸酯类产品。
邻苯二甲酸酯类增塑剂具有增塑制品弹性性能良好,耐久性能突出,尤其在PVC软制品(软质人造革、玩具等)领域得到了广泛应用。
由于邻苯二甲酸酯类增塑剂存在潜在的致癌性,国外已经严格控制其使用。
中国也已经制订了相关的法律和法规,将逐步淘汰邻苯二甲酸酯类在食品包装材料、医疗器具以及儿童玩具等方面使用。
因此,传统增塑剂的应用领域受到限制,研究开发新型环保型增塑剂已经成为当务之急。
环保型增塑剂种类很多,综合考虑增塑剂的性能与价格因素,目前研究较多、应用比较广泛的环保型增塑剂主要有环氧类增塑剂和柠檬酸三酯类增塑剂。
1· PVC增塑剂的作用机理纯PVC树脂属于强极性聚合物,分子间作用力较大,软化温度和熔融温度较高,加工温度为160~210℃。
另外,PVC分子中的取代氯容易导致树脂脱HCl,从而引发降解反应。
PVC对热极不稳定,温度升高会促进PVC脱HCl反应,纯PVC在120℃时就开始发生脱HCl反应,导致PVC降解。
增塑剂的作用机理是将极性增塑剂的分子插入PVC树脂的分子链中间,增大分子间的距离,PVC分子链的极性部分和增塑剂的极性部分相互作用,降低熔体黏度,增加分子链的柔顺性。
这样的PVC增塑剂体系即使在冷却时,增塑剂仍然留在原来的位置上,从而削弱了PVC分子间的作用力。
增塑剂的加入量越多,其体积效应越大,而且长链形状结构增塑剂比环状结构增塑剂的体积效应大。
也就是说,对抗塑化作用的主要因素是聚合物分子链间的引力和聚合物分子链的结晶度,而它们则取决于聚合物的化学结构和物理结构。
环境友好型增塑剂在pvc中的性能分析
第40卷湖北师范大学学报(自然科学版)Vol 40第1期JournalofHubeiNormalUniversity(NaturalScience)No 1ꎬ2020环境友好型增塑剂在PVC中的性能分析汪蓓蓓ꎬ周玲玲ꎬ肖陆飞ꎬ梁建军(滁州职业技术学院食品与环境工程系ꎬ安徽滁州㊀239000)摘要:分别选用对苯二甲酸二辛酯(DOTP)㊁环己烷-1ꎬ2-二羧酸二异壬酯(DINCH)㊁聚酯(PEP)ꎬ3种非邻苯二甲酸酯类环境友好型增塑剂作为聚氯乙烯(PVC)的增塑剂ꎬ制成3种PVC软制品试样ꎬ从力学性能㊁耐热性㊁耐溶剂迁徙性㊁电绝缘性㊁流动性方面的性能与使用实际中应用最为广泛的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)增塑的软质PVC试样进行对比分析ꎮ结果表明:DOTP增塑PVC的力学性能总体表现优异ꎬPEP耐溶剂迁徙性能最为突出ꎬDOTP㊁DINCH㊁PEP增塑PVC在受热温度从120ħ到180ħ情况下ꎬ试样质量损失百分率均低于DOP增塑PVCꎬDINCH增塑PVC试样的电绝缘性表现优秀ꎬ其表面电阻率和体积电阻率数值约为DOP增塑PVC的两倍ꎻDINCH增塑PVC的熔体流动速率(MFR)远大于DOP增塑PVC.关键词:聚氯乙烯ꎻ增塑剂ꎻDOPꎻDINCHꎻPEP中图分类号:TQ325.3㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:2096-3149(2020)01-0037-06doi:10.3969/j.issn.2096-3149.2020.01.0070㊀引言聚氯乙烯(PVC)是世界上最早实现工业化的树脂品种之一ꎬ随着其应用领域逐步扩大ꎬ近年来其产量已稳居世界第二[1]ꎮPVC树脂本身价格便宜且具有优异的力学性能㊁阻燃性㊁电绝缘性等ꎬ但其也有一些缺点ꎬ如热稳定性和加工性较差[2]ꎬ所以ꎬ通常在加工时会添加热稳定剂和增塑剂以改善其稳定性和加工性ꎮ增塑剂是PVC加工中应用最为广泛的一种助剂ꎬ有统计结果显示ꎬ其产量约占助剂总量的54%[3]ꎬ目前被广泛应用于PVC软制品的加工中ꎮ传统增塑剂以邻苯二甲酸酯类增塑剂使用量最大ꎬ其中以邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的用量最大ꎬ其增塑的PVC制品的性能突出ꎬ但近年来针对此类增塑剂在溶剂中的迁徙性问题研究ꎬ结果表明其对于人体具有毒性和潜在的致癌性[4~6]ꎬ因此美国和欧盟都相继出台了一些针对此类增塑剂的使用禁令ꎬ限制了其在食品㊁药品和儿童用品中的使用ꎮ这也迫使人们开始开发一些无毒环保型增塑剂来代替它们ꎬ对苯二甲酸二辛酯类㊁环己烷二羧酸酯类㊁柠檬酸酯类㊁环氧类㊁聚酯类等绿色环保型增塑剂品种陆续开发出来ꎮ对苯二甲酸二辛酯(DOTP)是一种新型环保增塑剂ꎬ属于对苯二甲酸二辛酯类ꎬ常侠等[7~8]的实验结果证实DOTP在力学性能㊁耐迁徙性㊁电绝缘性方面都优于DOPꎬ可广泛应用在要求耐热㊁绝缘㊁耐抽出的人造革㊁水管㊁电线电缆等制品中ꎮ由德国巴斯夫开发的环己烷-1ꎬ2-二甲酸二异壬酯(DINCH)属于环己烷二羧酸酯类ꎬ其安全性已通过欧盟毒理性认证ꎬ已获准用于儿童玩具㊁药品等敏感领域[9~11]ꎬ但是其价格昂贵ꎬ目前对其研究较少ꎮ聚酯类增塑剂一般是由饱和二元酸与二元醇所制备的线型大分子物质ꎬ由于其分子量较大ꎬ在PVC中具有耐挥发㊁耐迁徙㊁耐热等突出的优点ꎬ被誉为 永久增塑剂 [12]ꎬ是一类发展较快的环保型增塑剂ꎬ本文选用DOTP㊁DINCH和PEP这3种环境友好型增塑剂以及目前用量最大的DOP增塑剂ꎬ分析了4种不同增塑剂对PVC各项性能的影响ꎬ考察3种环保型增塑剂的综合收稿日期:2019-05-11基金项目:2018年安徽省高校优秀青年人才支持计划立项重点项目(gxyqZD2018115)ꎻ2017年安徽省教育厅高校自然科学研究项目立项重点研究项目(kj2017a721)ꎻ2017年安徽省教育厅高校自然科学研究项目立项重大研究项目(kj2017zd49)ꎻ2018年安徽省教育厅高校自然科学研究项目立项重大研究项目(kj2018a0834)作者简介:汪蓓蓓(1983 ㊀)ꎬ女ꎬ安徽宿州人ꎬ汉族ꎬ讲师ꎬ硕士ꎬ主要从事PVC的加工和改性研究.73性能及对DOP增塑剂的替代的可能性ꎮ1㊀实验部分1.1㊀主要原料PVC:S-1000ꎬ中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司ꎻ稳定剂:CaSt2-ZnSt2ꎬ南京金陵化工厂有限公司ꎻ填充剂:CaCO3ꎬ常州碳酸钙厂ꎻ增塑剂1:DOPꎬ南京金陵石化公司化工一厂ꎻ增塑剂2:DOTPꎬ南京金陵石化公司化工一厂ꎻ增塑剂3:DINCHꎬ上海巴斯夫应用化工有限公司ꎻ增塑剂4:PEPꎬ平均分子量2230ꎬ大日本油墨化学工业公司ꎮ1.2㊀主要仪器与设备双轴向炼塑机:SK-160Bꎬ上海橡胶机械厂ꎻ平板硫化机:XLB-D350ˑ350ˑ2ꎬ上海第一橡胶机械厂ꎻ电热鼓风干燥箱:HG101-1Aꎬ南京实验仪器厂ꎻ微机控制电子万能试验机:CMT5254ꎬ深圳市三思计量技术有限公司ꎻ分析电子天平:FA1004ꎬ上海良平仪器仪表有限公司ꎻ邵氏硬度计:LX-Aꎬ江都市明珠试验机械厂ꎻ熔体流动速率仪:XNR-400Aꎬ长春市第二试验机厂ꎻ高阻计:ZC36ꎬ上海精密仪器有限公司ꎮ1.3㊀试样制备试样的制备首先按照配比分别准确称取PVC树脂100gꎬ填充剂30gꎬ钙锌稳定剂2.8gꎬ增塑剂65gꎬ经混合后预塑化ꎬ在双辊炼塑机上于150ħ混炼15minꎬ薄通后下片裁剪成小片放入模具在平板硫化机上压制成1mm厚薄膜ꎬ温度为148ħꎬ分别以1MPa㊁5MPa㊁10MPa逐级增压ꎬ热压时间3min㊁3min㊁5minꎬ之后冷压5minꎬ将样品放置24h后裁剪制样ꎮ1.4㊀测试与表征力学性能测试:按照GB/T1004-2006测试拉伸强度和断裂伸长率㊁100%定伸应力及永久变形ꎻ按照GB/T529-2008测定撕裂强度ꎻ硬度测试:按照GB/T2411-2008ꎻ耐溶剂性测试:将制得1mm薄膜冲制成直径约23mm的圆片试样ꎬ室温下分别浸泡在去离子水㊁乙醇㊁正庚烷和机油中ꎬ每隔24h取出样片于室温下晾干表面水分后称重ꎬ观察时间最长为144hꎬ计算其质量变化百分率ꎻ耐热性测试:按照GB/T7141-2008ꎬ将制得的直径约23mm㊁厚度1mm的圆片试样在一定温度下加热一定时间ꎬ之后冷却至室温后称重ꎬ计算试样的失重百分率ꎻ电性能测试:按照GB/T1692-2008ꎻ流动性测试:按照GB/T3682.1-2018ꎬ荷载10kgꎬ温度180ħꎮ2㊀结果与讨论2.1㊀力学性能表1为测试所得4种不同的增塑剂分别增塑的PVC试样的力学性能数据ꎬ由表中数据可以看出ꎬ使用DOTP㊁DINCH㊁PEP的试样的100%定伸应力都大于使用DOP增塑的试样ꎬ其中ꎬ添加PEP试样的100%定伸应力达到了6.56MPaꎬ相比DOP试样的数值5.05MPaꎬ增大了1.51MPaꎬ原因可能 83在于PEP分子量较大ꎬ大分子链间产生了缠结ꎬ提高了共混体系的100%定伸应力ꎬ同理ꎬ在拉伸强度上PEP试样也比DOP试样的数值高了0.18MPaꎬ这也与其结构有关ꎮ在拉伸强度㊁断裂伸长率和撕裂强度上表现最为突出的是DOTP试样ꎬ比DOP试样(9.80MPa㊁233%㊁29.31kN/m)分别高出1.9MPa㊁37%㊁7.55kN/mꎬ这可能与DOTP分子结构的对称性有关ꎬ高度的对称性使其极性较小ꎬ与极性的PVC间相互作用力较小ꎮ在邵氏硬度上ꎬ4种试样差距较小ꎬ相较来看ꎬ聚酯试样稍大些ꎬ原因应为PEP极性较大ꎬ因而与PVC产生了较大的极性相互作用限制了PVC的运动ꎮ综合4种体系的力学表现来看ꎬDOTP增塑体系的拉伸强度㊁断裂伸长率㊁撕裂强度方面性能优异ꎬ这与其分子结构以及与PVC的相容性有关ꎮ表1㊀4种增塑PVC体系的力学性能测试项目拉伸强度(MPa)断裂伸长率(%)硬度(邵氏A)撕裂强度(kN/m)100%定伸应力(MPa)PVC/DOP9.802338029.315.05PVC/DOTP11.72708136.865.84PVC/DINCH6.521408020.525.54PVC/PEP9.981768225.936.562.2㊀耐溶剂迁徙性近年来ꎬ由于PVC应用的范围越来越广泛ꎬ添加增塑剂的PVC制品的使用安全性受到了越来越多的关注ꎬ尤其是邻苯二甲酸酯类增塑剂的安全问题ꎮ实验测定了4种增塑PVC试样的耐溶剂性ꎬ结果见图1~图4所示ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀浸泡时间/h㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀浸泡时间/h图1㊀4种PVC增塑体系在水中的质量变化㊀㊀㊀㊀㊀图2㊀4种PVC增塑体系在正庚烷中的质量变化㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀浸泡时间/h㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀浸泡时间/h图3㊀4种PVC增塑体系在乙醇中的质量变化㊀㊀㊀㊀图4㊀4种PVC增塑体系在机油中的质量变化由数据可知:DINCH对水的稳定性最好ꎬPEP吸水率最大ꎬ但总体4种试样的吸水率数值都很小ꎬ都难溶于水ꎮ在正庚烷㊁乙醇和机油中ꎬ聚酯的耐溶出性都是最好的ꎬ在较长的观察时间内基本没有质量损失ꎬ这可能由于PEP的分子量远远超出其它3种小分子增塑剂ꎬ且与PVC的相容性较好ꎮ而DINCH在三种溶剂中总体的失重率数值都很高ꎬ综合比较4种增塑体系的表现可知:PEP的耐溶剂抽出性最优ꎬ而DINCH的耐溶剂性能最差ꎮ932.3㊀耐热性能测定4种增塑PVC试样在不同温度的质量损失百分率见图5~图8所示ꎬ由图中数据分析可得:添加PEP的PVC试样其质量损失百分率数值在测定的四个温度下皆为最低ꎬ且从其变化的趋势上来看ꎬ在实验观察的时间范围内ꎬ其数值变化幅度一直较小ꎬ并且趋势较为平稳ꎬ所以ꎬPEP增塑PVC试样可以耐受较长时间的高温影响ꎬ原因在于PEP分子量相较于DOP㊁DOTP和DINCH这些小分子物质来说较大ꎬ同时增塑剂进入PVC体系之后并没有形成任何稳定的化学键ꎬ而只是通过较小的次价力结合ꎬ如氢键等ꎬ所以当试样在高温的空气中就会陆续挥发出来[13]ꎬ造成质量损失ꎬ而PEP由于分子较大ꎬ较难挥发出来ꎮ从4种增塑剂的表现来看ꎬDOTP㊁DINCH和PEP均优于DOP.㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀加热时间/h㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀加热时间/h图5㊀4种PVC试样在120ħ的质量损失与时间曲线㊀㊀㊀㊀图6㊀4种PVC试样在140ħ的质量损失与时间曲线㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀加热时间/h㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀加热时间/h图7㊀4种PVC试样在160ħ的质量损失与时间曲线㊀㊀㊀㊀图8㊀4种PVC试样在180ħ的质量损失与时间曲线2.4㊀电性能纯净PVC的体积电阻率数值为1ˑ1016Ω mꎬ添加了4种增塑剂后PVC试样表面电阻率(ρs)和体积电阻率(ρv)ꎬ数据见表2.分析数值可知:添加了增塑剂等助剂后体系的电阻率会大幅度降低ꎬ原因可能在于增塑剂为酯类有机物质ꎬ在进入PVC后ꎬ会有效地增大PVC分子链间距ꎬ载流子运动过程阻力减小[14]ꎮ表2㊀4种增塑PVC的电性能种㊀类表面电阻率/ρs(Ω)体积电阻率/ρv(Ω m)PVC/DOP3.78ˑ10111.84ˑ1012PVC/DOTP7.70ˑ10113.54ˑ1012PVC/DINCH2.94ˑ10115.94ˑ1011PVC/PEP4.22ˑ10112.73ˑ1011㊀㊀综合比较添加了4种增塑剂的PVC体系ꎬ添加DINCH的试样其ρs数值(7.70ˑ1011Ω)比DOP试样(3.78ˑ1011Ω)增大了一倍以上ꎬ其ρv数值(3.54ˑ1012Ω m)比DOP试样(1.84ˑ1012Ω m)也增大了近一倍ꎬDINCH增塑PVC体系电性能表现优异ꎮ2.5㊀流动性4种增塑PVC体系测得的流动性数值如表3所示ꎬ通过测试数据来看ꎬ添加了DINCH的PVC试 04样流动性优异ꎬ比DOP试样的数值(12.47g/10min)增加了10.29g/10minꎬ分析DINCH的结构可知ꎬ其结构中是以环己烷取代了DOP或者DOTP中所含有的刚性较强的苯环ꎬ同时其分子中有柔性的脂肪族碳链ꎬ另外ꎬ这些结构的存在同时增大了PVC分子链间的距离ꎬ使其体系流动性优于DOP/DOTP试样ꎮ添加了PEP的PVC试样流动性最差ꎬ原因在于PEP是聚合物ꎬ具有较长的分子链ꎬ在形成共混体系时ꎬ二者的分子链产生了较多的缠结点ꎬ使增塑体系运动阻力增大ꎬ流动性表现最差ꎮ表3㊀4种增塑PVC的流动性种㊀类PVC/DOPPVC/DOTPPVC/DINCHPVC/PEP流动性(g/10min)12.4714.0822.762.173 结论1)DOTP增塑PVC的力学性能总体表现优异ꎬ其拉伸强度可达到11.7MPa㊁断裂伸长率可达到270%㊁撕裂强度可达到36.86kN/mꎬ但其硬度基本与DOP增塑PVC相当ꎻ2)PEP耐溶剂迁徙性能最为突出ꎬ采用65份PEP增塑PVC在正庚烷㊁乙醇和机油中浸泡144h后其试样失重百分率接近于0ꎻ3)DOTP㊁DINCH㊁PEP增塑PVC在受热温度从120ħ到180ħ情况下试样质量损失百分率均低于DOP增塑PVCꎬ其中表现最为优异的是PEPꎬ在180ħ加热3h其质量损失基本为0ꎻ4)DINCH增塑PVC试样的电绝缘性表现优秀ꎬ其表面电阻率和体积电阻率数值约为DOP增塑PVC的两倍ꎻ5)DINCH增塑PVC的熔体流动速率(MFR)可达到22.76g/10minꎬ远大于DOP增塑PVCꎮ参考文献:[1]于二雷ꎬ魏㊀忠.生活中的塑料:聚氯乙烯[J].科技风ꎬ2016ꎬ(17):131~132.[2]李㊀敏ꎬ李红春ꎬ牛永盛.聚氯乙烯增塑剂研究进展[J].聚氯乙烯ꎬ2016ꎬ44(12):10~12+33.[3]杨鹏坤ꎬ赖贞贞ꎬ徐元清ꎬ等.聚氯乙烯用增塑剂的研究新进展[J].化学研究ꎬ2016ꎬ27(5):650~651. [4]JIAPꎬZHANGMꎬHULꎬetal.SynthesisꎬApplicationꎬandFlame ̄retardantMechanismofaNovelPhosphorusContai ̄ningPlasticizerBasedonCastorOilforPolyvinylChloride[J].JournalofThermalAnalysisandCalorimetryꎬ2015ꎬ120(3):1731~1740.[5]JIAPꎬZHANGMꎬLIUCꎬetal.PropertiesofPoly(vinylchloride)IncorporatedwithaNovelSoybeanOilBasedSecond ̄aryPlasticizerContainingaFlameRetardantGroup[J].JournalofAppliedPolymerScienceꎬ2015ꎬ132(25):1~9. [6]LIUTꎬJIANGPꎬLIUHꎬetal.PerformanceTestingofaGreenPlasticizerBasedonLacticAcidforPVC[J].PolymerTestingꎬ2017ꎬ61:205~213.[7]徐国敏ꎬ杨二钘ꎬ张敏敏ꎬ等.四旋盖用环保密封胶的研制[J].化工新型材料ꎬ2010ꎬ38(2):85~86. [8]常㊀侠ꎬ聂小安ꎬ陈㊀洁ꎬ等.环保型增塑剂DOTP的制备及应用研究[J].生物质化学工程ꎬ2012ꎬ46(6):1~6. [9]WADEYBL.AnInnovativePlasticizerforSensitiveApplications[J].JournalofVinyl&AdditiveTechnologyꎬ2003ꎬ9(4):172~176.[10]ExxonMobilChemPatentsInc.PlasticizedPolyvinylChloride[P].美国专利:US7297738B2ꎬ2007-11-20. [11]BASFAG.MethodforHydrogenatingBenzenePolycarboxylicAcidsorDerivativesThereofbyUsingaCatalystContai ̄ningMacropores[P].美国专利:US6284917B1ꎬ2001-09-04.[12]孙嘉慧ꎬ高长青ꎬ丁雪佳.环境友好增塑剂在PVC中的应用[J].塑料ꎬ2019ꎬ48(1):58~61+66.[13]杨清芝.实用橡胶工艺学[M].北京:化学工业出版社ꎬ2005.[14]任文文.直链型聚酯增塑剂的合成与应用研究[D].西安:西安科技大学ꎬ2010.14AnalysistheperformanceofenvironmentalfriendlyplasticizerinPVCWANGBei ̄beiꎬZHOULing ̄lingꎬXIAOLu ̄feiꎬLIANGJian ̄jun(ChuzhouVocationalandTechnicalCollegeꎬDepartmentofFoodandEnvironmentalEngineeringꎬChuzhou239000ꎬChina)Abstract:Choosingthreeofphthalicacidestersofenvironment ̄friendlyplasticizersasplasticizerofpolyvinylchloride(PVC)ꎬwhicharedioctylterephthalate(DOTP)ꎬcyclohexaneꎬ1ꎬ2 ̄dicarboxylicacidtwodifferentnonylester(DINCH)ꎬpolyester(PEP)ꎬbeingmadeofthreekindsofPVCsoftproductssampleꎬthemechanicalpropertiesꎬheatresistanceꎬsolventmigrationꎬelectricalinsulationandfluiditywerecomparedwiththesoftPVCsamplesplasticizedwithdioctylphthalate(DOP)ꎬwhichwasmostwidelyusedinpractice.TheresultsshowedthatthemechanicalpropertiesofDOTPplasticizedPVCwereexcellentonthewholeꎬwithtensilestrengthupto11.7MPaꎬelongationatbreakupto270%andtearingstrengthupto36.86kN/mꎬbutitshardnesswasbasicallythesameasthatofDOPplasticizedPVCꎻthesolventresistanceofPEPwasthemostoutstandingꎬandthepercentageofweightlossofthesampleswascloseto0after65piecesofPEPplasticizedPVCweresoakedinn ̄heptaneꎬethanolandengineoilfor144hꎻDOTPꎬDINCHꎬPEPplasticizedPVCinheatingtemperaturesfrom120ħto180ħcasessamplequalitylosspercentagethanDOPplasticizedPVCꎬinwhichperformanceisthemostexcellentPEPꎬinthe180ħheating3hꎬit sbasicqualitylossis0ꎻDINCHplasticizedPVChasexcellentelectricalinsulationperformanceꎬanditssurfaceresistivityandvolumeresistivityareabouttwicethatofDOPplasticizedPVC.Themeltflowrate(MFR)ofDINCHplasticizedPVCcanreach22.76g/10minꎬwhichismuchhigherthanthatofDOPplasticizedPVC.Keywords:polyvinylchlorideꎻplasticizerꎻDOPꎻDINCHꎻPEP24。
聚氯乙烯的动态粘弹性测量增塑剂的影响
聚氯乙烯的动态粘弹性测量—增塑剂的影响—应用技术部大久保信明1.前言增塑剂被添加到热塑性聚合物中,可降低该材料的玻璃化转变点,使塑性加工简单化,从而使最终成品具有合适的柔软性。
绝大部分的增塑剂被用于聚氯乙烯(PVC)的软质产品(薄膜、薄片和电线绝缘材料等)中。
除PVC以外,聚醋酸乙烯、聚偏二氯乙烯或聚酰胺(尼龙)等产品中也会用到。
增塑剂可以分为邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类或脂肪酸酯类等,分别用于不同的目的和用途。
通过测量动态粘弹性,可以评价增塑剂使得聚合物塑化后粘弹性行为的变化。
由于该方法可对不同种类和浓度的增塑剂所导致的粘弹性特性的差异进行评价,因此是对最终产品所要求的特性进行确认的有效方法之一,目前已被广泛使用。
本节将介绍增塑剂对PVC的动态粘弹性行为所产生的影响。
使用PVC中最为常用的增塑剂DOP(邻苯二甲酸二辛酯),调查并报告塑化时粘弹性特性的差异和增塑剂浓度差异引起的变化。
2.实验试样选用未经塑化的PVC和分别经过10wt%和20wt%的DOP塑化的PVC三种材料。
各试样均采用模压成形工艺加工成厚度约为2mm的板状,取一部分作为粘弹性测量用试片。
试验仪器使用精工产的SDM5600H流动站以及与之连接的DMS120粘弹性分光仪(弯曲模块)。
变形模式为弯曲模式,测量频率为0.5,1,2,5及10Hz5种,测量温度范围为-120~150℃,升温速率为2℃/min。
3.测量结果图1为PVC粘弹性光谱,是同时测量温度分散和频率分散的结果,即0.5Hz~10Hz 范围内5种测量频率下的E’、E”及tan δ曲线。
在PVC(图1)的测量结果中可观察到,在高温侧存在α和β两种分散。
从这些分散的归属来看,α分散和β分散分别捕捉到的是主分散(玻璃化转移)、局部模式缓和1)℃的储存弹性模量E’、主分散的损失弹根据这些结果,可将各试样在-100℃和120时性模量E”和tan δ的峰顶温度及主分散的表观活化能ΔE汇总成表1。
丁二酸类聚酯增塑聚氯乙烯的性能研究
丁二酸类聚酯增塑聚氯乙烯的性能研究增塑剂是聚氯乙烯(PVC)中用量最大的一种助剂,对于改善PVC的应用性能起着重要的作用。
目前应用最广泛的是邻苯二甲酸酯类增塑剂,其中邻苯二甲酸二辛酯(DOP)用量最大,但研究发现DOP在应用过程中耐迁移能力差,且易被有机溶剂抽出,具有潜在的致癌性。
聚酯增塑剂是一类大分子增塑剂,不仅具有增塑效率高、耐迁移、低毒的优点,并且可生物降解,研发新型环保聚酯增塑剂具有重要理论和实用意义。
本文以生物质的二元酸、二元醇为原料制备了一系列新型聚酯增塑剂,考察了该类聚酯增塑剂对PVC的增塑效果,并对其热稳定性能进行了研究。
以丁二酸和二元醇(乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,6-己二醇)为原料,制备了四种聚酯增塑剂(聚丁二酸乙二醇酯(PGS)、聚丁二酸1,3-丙二醇酯(PPS)、聚丁二酸1,4-丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸1,6-己二醇酯(PHS))。
采用傅立叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和热重分析(TG-DTG)等测试手段对产物进行表征。
结果表明,四种聚酯增塑剂分子量均在900-6000之间;动态力学分析(DMA)显示二元醇碳数对聚酯的增塑效果影响较大,四种聚酯增塑剂中PHS增塑效果最佳,增塑效率最高。
采用PHS增塑PVC,考察了PHS添加量、分子量对PVC增塑性能的影响,利用SEM分析了PHS与PVC的相容性;采用酶分析法研究了PVC/PHS 试样的可生物降解性能。
测试结果表明:(1)随着PHS含量的增加,增塑PVC试样的柔韧性先增加后减小,当PHS添加量为35phr时,PHS与PVC材料相容性较好;且耐迁移、耐挥发和耐溶剂抽出的质量损失率均低于0.8%,PHS综合性能优于传统增塑剂DOP;但PHS添加量高于35phr时,出现增塑剂团聚现象。
(2)当PHS分子量在900-6000之间时,随着PHS聚酯增塑剂分子量提高,PVC试样耐久性提高,生物降解性降低,增塑PVC试样的Tg先增加后减小,分子量为4250的PHS增塑效果最好,此时增塑PVC 试样的拉伸强度为15.84MPa,硬度56D,增塑PVC试样的Tg为5.3℃,增塑效率为118.1%,相对单体型增塑剂,PHS具有较长的分子链和较好的润滑作用,可以有效的减少PVC分子之间的作用点,故其增塑的PVC具有较低的Tg;酶降解分析表明,PHS增塑PVC试样具有一定的生物降解性能,当酶降解30d后,其样品失重率达到9.31%。
PVC增塑剂
PVC增塑剂PVC增塑剂是pvc制品中必要的高分子材料助剂,可以增加产品的韧性,缩短加工时间,按增塑剂性质分内增塑剂和外增塑剂,据不完全统计2012年全球增塑剂使用量在800万吨以上,其中DOP,DBP等邻苯类增塑剂占60%左右,DOP,DBP替代品所占的份量也在不断增加,一种DOP,DBP的优质环保替代品-合成植物酯逐渐被客户所认同,合成植物酯可以在保证产品质量的情况下降低生产成本,做到节能环保。
1:使用领域PVC增塑剂-合成植物酯可以使用在一切PVC制品中:电缆料,鞋底料,人造革,压延膜,汽车脚垫,防滑垫,消防水带,农用水带,胶水,涂料,聚氨酯,粘合剂等等。
2:综合性能耐寒性:PVC增塑剂-合成植物酯冷凝点可以达到-20度,冬天可以正常使用。
耐热性:PVC增塑剂具有良好的光热稳定性,是仅次于DOP 的环保增塑剂。
相溶性:容易与PVC分子相溶,缩短加工时间。
柔软性:PVC增塑剂的柔软度接近DBP,若与DBP混合使用可以增加其制品的柔软性,拉伸强度。
挥发性:PVC增塑剂-合成植物酯拥有优良的低挥发性能,是产品拥有较长保质期的保障。
水抽出性:PVC增塑剂的水抽出性小于DOP,DOA,DBP。
3:使用方法直接与DOP,DBP混合添加使用,不需要改变原有的生产工艺和配方,降低生产成本。
4:PVC增塑剂指标项目PVC增塑剂-合成植物酯色泽法> 50-70比重D 1.08~1.15闪点<开皿式>℃195-200酯含量%99热稳定性(分钟)70增塑性能煤油抽出损失率(%24h230)3伸长率%276挥发损失(%24h) 2.3体积电阻系数欧.米1×1011-2.2×1011毒理性通过(RoHs,PaHs)认证苏州伊格特化工有限公司程海洋。
PVC中邻苯二甲酸酯类增塑剂分析方法
PVC中邻苯二甲酸酯类增塑剂分析方法在PVC玩具中通常添加一些增塑剂,来增加玩具的弹性和韧性。
邻苯二甲酸酯类物质就是增塑剂中的一类。
这类物质具有毒性,会诱导癌症。
欧盟指令中规定PVC塑料玩具中邻苯二甲酸酯类物质的总含量不超过0.1%。
因此确立一种准确、有效的检测方法十分有必要。
本文先将塑料样品进行粉碎、用正己烷溶剂抽提,然后采用气相色谱法(Gc),选用氢火焰电离检测器(rID),采取程序升温进行检测,用内标法对其进行定量分析。
测定的结果精密度较好,变异系数为4.2%,回收率在52%到69%之间。
1 引言PVC儿童玩具是由聚氯乙烯的聚合体制成的玩具。
为了增加玩具的弹性和韧性,通常在塑料中添加增塑剂,邻苯二甲酸酯类物质(DEHP、DNOP、DBP、BBP、DINP、DIDP)就属于增塑剂中的一类。
增塑剂可能对人体产生不良影响,欧盟于1999年12月7日正式决定(1999/815/EC指令)在欧盟成员国内,对三岁以下儿童使用的与口接触的玩具(如:婴儿奶嘴、出牙器等)中的塑料增塑剂含量进行限制,要求这类增塑剂总含量不超过0.1%。
邻苯二甲酸酯类物质能引起所谓肺部休克现象。
在PVC塑料中,增塑剂易挥发、抽提和迁移,因此对其毒性要予以足够的重视。
关于软质聚氯乙烯塑料制成的玩具,其中增塑剂等助剂的毒性问题,日本国立卫生科学研究所报导,软质聚氯乙烯塑料中的某些增塑剂(如DBP、BBP等)具有毒性,这类毒性会诱导癌症。
芬兰:1999年9月23日颁布法令,在三岁以下儿童使用的与口接触的玩具及儿童用品中,禁止含有DINP、DEHP、DBP、DIDP、BBP,总限量0.05%;1999年1O月19日生效。
意大利:1999年9月30日颁布法令,在三岁以下儿童使用的与口接触的玩具及儿童用品中,禁止含有DIDP、DEHP、DBP、DNOP、BBP,总限量0.05%;1999年1O月19日生效。
丹麦:1999年4月1日起,对于三岁以下儿童使用的玩具及儿童用品,禁售其中含有DIDP、DINP、DEHP、DBP、DNOP、BBP的产品,总限量0.05%。
环保型增塑剂在PVC加工中应用研究进展
环保型增塑剂在PVC加工中应用研究进展摘要:本文以环保型增塑剂在PVC加工中应用研究进展为题,探讨了环保型增塑剂在聚氯乙烯(PVC)材料加工过程中的作用、特点及其在性能改善、环保要求满足方面的表现。
首先,介绍了传统增塑剂在PVC加工中的作用机制,强调了环保型增塑剂作为一种新型替代方案的重要性。
随后,深入探讨了环保型增塑剂的特点,包括其来源、制备过程和降解性,以及其在热稳定性、机械性能等方面的优势。
在此基础上,论述了环保型增塑剂在PVC加工中的性能改善,比较分析了其塑化效果、热稳定性以及机械性能的提升,为环保型增塑剂在不同领域的应用提供了理论支持。
最后,强调了环保型增塑剂在满足环保要求方面的作用,通过环境影响的比较研究、人体健康与安全问题的关注,以及法规标准与环保认证的合规性,展示了环保型增塑剂对于可持续发展的积极贡献。
关键词:环保型;增塑剂;PVC加工在当今社会,环保和可持续发展已经成为全球关注的焦点。
作为塑料材料中广泛应用的一种,聚氯乙烯(PVC)的制造和加工过程也面临着环境和健康挑战。
增塑剂作为PVC加工过程中的重要组成部分,不仅影响着PVC材料的性能,还直接关系到环境污染和人体健康问题。
传统增塑剂在塑化效果的同时可能带来环境和健康风险,因此,研究人员逐渐关注环保型增塑剂的开发和应用。
本文将探讨环保型增塑剂在PVC加工中的研究进展,以及其在性能改善和环保要求满足方面的作用,为环保型增塑剂的应用提供深入的了解。
1增塑剂在PVC加工中的作用1.1增塑剂的作用机制:增塑剂通过干扰PVC聚合物链的排列方式,从而改变PVC的硬度和刚度。
PVC材料中的聚合物链倾向于排列得紧密且有序,这导致了硬脆的特性。
然而,通过添加增塑剂,它们能够在聚合物链之间引入间隔,从而降低整体的内聚力,使PVC材料更加柔韧。
这种作用机制类似于在油中插入一层润滑剂,从而减少分子之间的摩擦,使PVC更容易弯曲、拉伸和变形。
1.2增塑剂的种类:增塑剂根据其化学结构和来源可以分为不同的类别。
环氧米糠油作为聚聚氯乙烯的增塑剂研究
环氧米糠油作为聚聚氯乙烯的增塑剂研究摘要随着环境和毒性问题变得更加重要,也有越来越多更加迅速来自全球范围内各地的高分子化合物去除邻苯二甲酸盐的进展。
邻苯二甲酸酯可通过天然取代产品;特别是那些由植物油和脂肪得到。
在本研究中,天然的增塑剂,无毒米糠油被添加到聚氯乙烯中与过氧酸原位生成已环氧化反应合成环氧米糠油。
对环氧化各种反应的影响的参数进行了研究:反应比,温度,反应时间,搅拌速度。
分析了从最优反应条件得到的环氧米糠油(ERBO)的碘含量和环氧乙烷的含量。
以红外光谱分析环氧基结构。
产品ERBO的82%环氧乙烷转化反应时间在3 h内。
使用常规的增塑剂,聚氯乙烯片材二(辛基)和邻苯二甲酸部分取代合成环氧米糠油。
测试了环氧米糠油相比市售大豆油(环氧大豆油)机械性能(拉伸强度,弹性模量,断裂伸长率,邵氏硬度)的附加影响。
ERBO表现出了相当好的掺入和塑化性能,正如以热稳定性热重分析法,热重分析,差示值扫描量热法显示玻璃化转变温度,渗出,迁移试验,热稳定性的测量结果所证明的那样,代替了约总数60%的增塑剂。
关键词:聚氯乙烯增塑剂环氧米糠油的机械性能玻璃化转变温度引言聚氯乙烯,这最著名的商业可行的聚合物是有用的许多应用程序,其多功能性几乎是无限的。
然而,其脆性,非生物降解性和低的热稳定性带来了在高分子工业的效能的限制[1]。
因此,聚氯乙烯总是与使得工艺成为可能和提高物理和机械性能的热稳定剂以及润滑油、增塑剂、填料和其他添加剂混合使用[2,3]。
一个有效的提高聚合物的热性能和机械性能方法便是增塑剂的使用诞生了。
增塑剂给予聚合物低温度和弹性,增加他们的柔软度和伸长率。
增塑剂也减少分子间力和玻璃化转变的浓度聚合物的温度(热重),从而转换刚性聚合物转化为柔性的[4]。
转化为低分子量化合物的增塑剂很容易渗透到聚氯乙烯主链中于是它在聚合物中的百分比会增加,玻璃化稳定区域(高模量)成为橡胶(低模量)[5]。
增塑PVC产品的典型应用包括薄膜,片材,管材,涂层织物,电线和电缆绝缘和护套,粘合剂,密封剂,油墨,玩具,软管,固定用品,医疗产品,如血袋和管,和类似的物品[6]。
医用PVC塑料中增塑剂的分析
医用PVC材料中DEHP增塑剂的分析一、介绍聚氯乙烯(PVC)类材料在医疗设备中有着广泛的应用,主要原因在于聚氯乙烯类材料本身具有良好的物理性质。
具体而言,这些物理性质包括:PVC材料制造的方便性、以及这类材料与静脉(intravenous,IV)注射液和血液之间良好的相容性。
在医疗护理方面(例如:静脉注射血液袋、静脉注射管、人工肾结缔组织导管、鼓泡型氧合器、以及灌肠剂引流袋和导尿引流袋)通常所使用的PVC类产品中都含有邻苯二甲酸二己酯(DEHP)增塑剂。
邻苯二甲酸二己酯的作用在于增加了PVC产品的弹性。
DEHP,作为最经济有效并且广泛使用的增塑剂之一,它的作用在于使PVC具有柔软性和易弯曲性。
自从在1950年将DEHP增塑剂投放到医药应用领域中以后,DEHP就成为了其他多种医疗设备中所主要使用的增塑剂。
使用DEHP增塑剂的医疗设备包括:心导管、气管插管、以及某些植入型心脏瓣膜及设备。
PVC袋以及PVC管的多种医疗用途使用增塑聚氯乙烯(plasticizedPVC)所制成的医疗产品最初是用来替代天然橡胶和玻璃在医疗设备中的使用。
替代的原因在于:增塑聚氯乙烯类材料具有更易杀菌、更加透明的特点,并且具有更好的化学稳定性和经济有效性。
增塑聚氯乙烯类产品使用方便,并且由于其自身具有柔软性和弹性,因而可以避免对病人敏感的组织造成损伤并避免使病人产生不舒适感。
更进一步而言,增塑聚氯乙烯类产品可以通过有效防止血液凝结而改善全血的收集,并且扩大了血液处理的可选择范围。
可消毒型增塑聚氯乙烯医用管和导尿管不会发生“打结”现象,因此可以确保流体发生不间断的流动。
这一特点不论在婴儿救治方面还是心内手术病人救治方面都显得非常重要。
增塑聚氯乙烯(plasticizedPVC)的透明性还可以减少失误的发生,当流体流动减慢或者流动受阻时,医护人员可以迅速发现并进行处理。
与此同时,增塑聚氯乙烯管的内表面光滑,可以防止血液凝结或者发生其他破坏。
聚氯乙烯增塑剂的研究
聚氯乙烯增塑剂的研究38王琦等:聚氯乙烯增塑剂的研究绝缘材料2007,40(5)聚氯乙烯增塑剂的研究王琦,贾润礼(中北大学塑料研究所.太原030051)摘要:介绍了聚氯乙烯(PVC)增塑剂的增塑机理.综合分析了PVC增塑剂选用方法,并概述了其发展趋势.关键词:聚氯乙烯;增塑剂;发展趋势中圉分类号:TQ325.3;TQ414文献标志码:A文章编号:1009—9239(2007)05—0038—04StudyofPlasticizerinModifiedPVCW ANGQi,JIARun.1i(PlasticResearchInstitute,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China) Abstract:TheplastizationmechanismofPVCplasticizerwaspresentedandtheselectionofth eplas—ticizerwasinvestigated.Thenthedevelopmenttrendoftheproductwassummarized. Keywords:PVC:plasticizer;developmenttrend1前言增塑剂是一种加入到材料(通常是塑料,树脂或弹性体)中以改进它们的加工性,可塑性,柔韧性,拉伸性.但不会改变被增塑材料基本化学性质的物质.它主要应用于聚氯乙烯(PVC)树脂,在PVC中的用量可占整个增塑剂用量的98%以上…,因此增塑剂的发展和PVC工业的发展息息相关.增塑剂的研制开发重点是,开发生产更多具有高性能,功能化,无毒性,专用化的增塑剂,并进一步完善生产工艺.2增塑剂的增塑机理B增塑剂改性PVC主要作用有两点:一是降低PVC的熔融温度和熔体黏度,从而降低其加工温度;二是赋予PVC制品以柔软性,弹性和耐低温性能.增塑剂按其作用原理和作用方式,可分为内增塑剂和外增塑剂两种.内增塑是通过化学方法改变PVC的结构从而达到增塑作用.内增塑作用的优点是软,硬链段具有稳定的化学结合,不存在迁移和挥发损失的弊端;缺点是内增塑对PVC树脂的化学改性,在技术或经济上都有其局限性.外增塑剂通常是难挥发的高沸点酯类,少数是低熔点固体,它们一般不与PVC发生化学反应,其增塑作用是通过增塑剂对PVC树脂的偶合作用和屏蔽作用来实现的.偶合作用是以增塑剂的极性基团与PVC树脂的极性基团相互作用来代替原来聚合物分子间的极性联结,一般前者作用力较后者弱,因此降低了聚合物的次价键.另外,极性增塑剂的非极性部分尚有屏蔽PVC极性基团的作用,能使相邻聚合物分子的极性基不发生作收稿日期:2007一O6—22作者简介:王琦(1979一),男,山东威海人,硕士生,主要从事塑料改性的相关研究,(电话)130****8631(电子信箱)*****************.用,也有减小分子间力,增加塑性的功能.3增塑剂的选用在配方中选用增塑剂时,其相容性,增塑效率等是PVC用增塑剂所应着重考虑的因素.3.1相容性增塑剂的相容性也适应"相似则相容"原理,增塑剂树脂之间是由偶极力产生的物理结合,而不是化学力(化学键)结合.因此,增塑剂的溶解度参数与树脂的溶解度参数越接近.两者相容性越好.一般来说增塑剂的极性对相容性影响最大,同类中分子大的相容性差一些,如邻苯二甲酸酯类C4~C10醇酯相容性依次下降.多元醇酯比单醇酯相容性好,聚酯类因其分子量大,所以相容性不好.介电常数是分子极性的函数,它受偶极矩和氢键的影响很大,介电常数可作为判断增塑剂相容性的参数.根据对PVC的研究结果,增塑剂的溶解度参数一般选用8.4~11.4,介电常数为4~8【3l,这时的相容性比较理想.3.2增塑效率增塑剂的增塑效率是使树脂达到某一柔软程度的用量.通常分子量较低和具有线性烷链结构的增塑效率较高,而分子量较高,分子结构紧密和极性大,支链和环状结构含量多的增塑效率较低.例如,在烷基碳数和结构相同的情况下,已二酸酯>邻苯二甲酸酯>偏苯三酸酯.3.3耐久性影响增塑剂耐久性的因素包括加工和应用中的挥发,抽出和迁移.挥发性是指增塑剂受热时从制品表面向空气中的扩散.随着挥发的进行,可能导致雾化和老化现象的发生.增塑剂的分子量对挥发性的影响较大,分子量提高有助于抑制挥发,反之则挥发性绝缘材料2007,40(5)王琦等:聚氯乙烯增塑剂的研究39 较大.增塑剂的抽出损失是指增塑剂从增塑树脂内扩散到液相介质中的损失,这与液相介质的性质很有关系.迁移现象发生在增塑制品与其它固体聚合物接触的场合,由于增塑剂分子从浓度高的塑化物向另一种聚合物介质迁移,往往导致制品表面软化,发粘甚至碎裂,实际中耐迁移性往往表现为耐污染性.实践证明,与PVC相容性好,分子量大且具有支链或苯环结构的增塑剂较难迁移.王成云等…研究了PVC食品包装膜中的增塑剂DEHA在正环己烷中的迁移行为,测定了影响迁移过程的速度常数和活化能,结果表明,速度常数随着浸泡温度的上升和DEHA在PVC食品包装膜中的起始浓度的增加而增大,DEHA起始浓度较大的样品.其迁移所需的活化能也较大.杨左军等】i匾过对含有5种典型邻苯二甲酸醋类增塑剂的PVC塑料样品在模拟人体汗液浸泡液和模拟人体唾液浸泡液中的迁移行为的研究,发现此类物质能够从PVC塑料制品中迁移到人体汗液和人体唾液中,并最终进入人体内,对人体造成损害.3.4耐寒性耐寒性反映了增塑剂的低温性能.通常认为,富含环状结构和支链化烷基的增塑剂耐寒性较差,而以亚甲基为主体的脂肪族竣酸醋则具有良好的耐寒性, 因为低温下环状或支链化结构在聚合物分子间的运行变得困难.王树清等采用氧化亚锡催化剂合成壬二酸二正酯产品,反应结束后将其过滤除去,可省去碱水洗等操作步骤,与传统生产工艺相比,该法具有生产工艺流程简单,产品质量好,成本低等特点.除产生少量废水外,基本无三废排放,产品收率可达98.72%.3.5阻燃性聚氯乙烯树脂本身含氯量高达58%,所以有自熄性,因增塑剂的配入使阻燃性显着下降,为达到阻燃目的,一般在增塑剂分子内引入阻燃性元素.磷酸醋,含氯增塑剂(如氯化石蜡)都是传统的阻燃增塑剂类型,近年来,研制的四卤代邻苯二甲酸酯及其相应的化合物,既是增塑剂,同时在有些用途如生产电线电缆护套中又是阻燃剂,而且已经取得良好的效果.3.6毒性【卜'毒性问题一直是增塑剂加工应用行业普遍关注的焦点.应该说,多数增塑剂品种的急性毒性很低,不可能对人体和环境产生太大的危害.但是,对于某些易挥发,水溶性大的低分子量品种来说,其慢性毒害不能不受到重视.另外,根据不同PVC制品的使用环境还应考虑以下某些因素:增塑剂本身的热稳定性;无色,无臭; 无毒,抗霉菌和白蚁;制品的加工性好;易脱模;价格合适等.4增塑剂的发展【1¨随着经济发展和科学技术进步,塑料制品正向轻量化,复合化,功能化和环保化方向发展,塑料制品的发展对工业增塑剂提出了新的,更高的要求,其中特种增塑剂新产品是研究开发的重点.4.1国内常用增塑剂现在国内常用的增塑剂品种主要包括邻苯二甲酸酯类,对苯二甲酸酯类,脂肪酸酯类,烷基磺酸苯酯类和氯化石蜡类等.其中以邻苯二甲酸酯类所占比例最大,其产量约占增塑剂总产量的80%.下面简要介绍几种常用的增塑剂.4.1.1DOP邻苯二甲酸二辛酯(DOP)是透明的油状液体,无味或轻微气味.它是塑料加工中使用最广泛的增塑剂之一,具有优良的综合性能,增塑效率高,挥发性小, 耐紫外光,耐水抽出性好,逸移性小,而且耐寒性,柔软性和电气性能等都很好,是一类比较理想的主增塑剂.也是国内用量最大的增塑剂,在发达国家和地区由于对DOP致癌问题的争论,它已逐步被其它增塑剂所取代.4.1.2DINP邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)是无色透明液体.它可作为PVC的主增塑剂,其挥发性小,耐逸移性, 耐水抽出性,电绝缘性出色,但分子量较大,相容性, 增塑效率和耐寒性不及DOP,不适用于低温制品,由于价格,质量和其它原因优于DOP,现发达国家和地区用于取代DOP做主增塑剂使用.4.1.3DOA己二酸二辛酯(DOA)是无色透明油状液体.它是PVC典型耐寒增塑剂,增塑效率高,受热变色性小,可赋予制品良好的低温柔软性和耐光性,在加工时显示良好的润滑性,制品的手感性好,多与DOP. DINP等主增塑剂并用于耐寒性农膜,冷冻食品包装膜,电线电缆包覆层等.但本品的挥发性较大.耐水性,逸移性,电绝缘性等方面也都存在不足之处.使用时应予注意.4.1.4TCP磷酸三甲酚酯(TCP)是微具气味的清亮粘绸液体.它为阻燃性增塑剂.水解稳定性好,耐油性和电绝缘性优良,耐真菌性高,不殖菌.用于PVC薄膜,片材,地板料,电线电缆料时,可改善制品的加工性,抗污染性,阻燃性,防霉性和耐磨性.本品耐寒性较差, 可通过与耐寒性增塑剂并用加以改善.本品系有毒物质,对动物和人的中枢神经有毒害作用,使用时应当注意.王琦等:聚氯乙烯增塑剂的研究绝缘材料2007,40(5) 4.1.5I'UI'M偏苯三酸三辛酯(TOTM)是透明粘绸状液体,微具气味.本品为耐热和耐久性增塑剂,它的增塑效率和加工性能与邻苯二甲酸酯类增塑剂相近,耐久性可与聚合型增塑剂媲美,挥发性低,耐水抽出性,耐逸移性,低温性能和电性能优良,可用于耐热电线电缆料,极片材,密封垫等要求耐热和耐久性的制品.但本品的耐油性不及聚酯增塑剂,捏合性不及DOP.4.1.6环氧大豆油环氧大豆油是浅黄色油状液体.它与PVC的相容性好.是PVC的增塑剂兼热稳定剂.挥发性低,逸移性小,具有优良的热稳定性和光稳定性,耐水性和耐油性亦佳,可赋予制品良好的机械强度,耐候性及电绝缘性能.4.2新型增塑剂4.2.1柠檬酸酯类柠檬酸酯类增塑剂主要适用于与食品直接或间接接触的塑料制品中,是无毒增塑剂的重要类型.典型品种TBC(柠檬酸三丁酯),A TBC(乙酰基柠檬酸三丁酯)具有无毒,无臭,耐热,耐寒,耐候,耐水等综合性能.是食品包装和医用器材理想的增塑剂品种. 其中ATBC已被美国食品医药管理局(FDA)认证为无毒产品.PVC经ATBC增塑后,具有低温扰曲性好,熔封时对热稳定,不变色等优点.在ATBC与DOP加入量相同的条件下,ATBC的增塑效率比DOP稍高.主要力学性能和DOP接近.ATBC耐水, 肥皂水,油抽出性能和邻苯二甲酸酯类增塑剂相当, 能满足要求.其性能如表1所示.表1各种增塑剂与PVC配合的性能参数增塑剂项fDOADOPATBC邵氏硬度A787978水抽小率.%1.5O.71-2耐抽m性能1%IE皂水抽出率.%l1.O2.79.5矿物油It{率,%34.7l1.31O.9定仲强度,MPa7.5949.3制力学性能拉仲强度,MPa12.418.919.7断裂仲长率,%414395400注:①配方:PVCIO0份,增塑剂各50份,钙锌稳定剂各2.5 份,硬脂酸各0.25份,膜片厚度为1mm.②水抽出为24h. 60℃;肥皂水抽出为1%肥皂水,24h,60℃;油抽出为3号溶剂油,24h,60℃.随着世界各国对DOP,DBP使用范围的严格限制,全球加强了无毒增塑剂产品的研究和开发力度.现在柠檬酸酯类无毒增塑剂在一些领域已逐步取代DOP.4.2.2聚酯型增塑剂聚酯增塑剂多为二元酸和二元醇缩聚物.聚酯两端一般用一元醇或一元酸封端改性.它是近年来增塑剂研究开发的热点.主要由于一些特殊的应用领域对PVC制品的性能要求更加苛刻,传统的单体型增塑剂品种无法满足这些耐热,耐久和耐候性要求,提高分子量无疑是解决这些技术难题的关键,亦符合塑料助剂品种开发的总体趋势.实践证明,聚酯型增塑剂具有分子量大,耐挥发,耐抽出物和迁移性能好,对热稳定且粘度可调范围广等优点,近年来许多品种在改善加工性和耐寒性方面亦取得了显着进展.如日本开发的1,2一丁二醇的聚酯增塑剂具有低粘度,相容性好的优点.通常用于制备聚酯增塑剂的二元酸类型主要有戊二酸,己二酸,壬二酸,癸二酸和邻苯二甲酸等,其中己二酸,壬二酸和癸二酸更为重要.最近研究表明, 戊二酸型聚酯增塑剂在耐迁移和耐候性方面尤其突出.美国,日本的聚酯增塑剂产量约占增塑剂总产量的12%~13%,而我国目前只有少量产品生产,产品质量与生产规模都与国外有比较大的差距.随着塑料制品种类的增多和档次的提高.对聚酯增塑剂的需求将不断增加.研究开发聚酯增塑剂会有广阔的前景.4.2.3抗静电增塑剂PVC是良好的电绝缘体.它容易进行静电积累,静电的存在往往给许多应用带来麻烦甚至灾害.消除静电的一般方法是在其配方中添加抗静电剂,而在增塑剂分子内引入抗静电基团不失为积极举措.就结构而言,抗静电增塑剂的分子内多含醚基官能团.如BayerAG公司生产的抗静电增塑剂A卜rtistaticplastilizerKA主要成分为乙二醇醚. MobayCorp公司的Vulkano85是一类硫醚硫类增塑剂.国外的抗静电增塑剂还有聚乙二醇类,二元酸酯类.生产的企业有UnionCarbide公司,FMC公司等.近年来,我国对抗静电增塑剂也做了一些研究.杭州市化工研究院有限公司以脂肪族多元酸与乙氧基醚酯化,再辅以具有耐高温性能的表面活性剂制得抗静电及增塑效果优良的PVC抗静电增塑剂.这种新开发的PVC抗静电增塑剂当使用量在5%~8%时.软质PVC制品的表面电阻下降至10欧姆,半硬质PVC制品的表面电阻也能达到10欧姆.同时所制得的PVC制品还具有优良的耐水洗性能.5结束语没有一种增塑剂能满足所有条件,实际使用时.多数是由两种或多种并用,以取长补短.这就需要拓展新的效能,生产复合增塑剂,获得最佳的增塑效果并达到完善性能的要求.特别是辅助增塑剂类.它们绝缘材料2007,40(5)王琦等:聚氯乙烯增塑剂的研究41用量虽少,但作用比较明显.增塑剂是世界产量和消费量最大的塑料助剂之一,随着增塑剂的发展和使用范围的扩大,人们对其安全性日益重视,各国政府已开始意识到增塑剂对人体健康的潜在威胁.高效,特效,无毒,无公害,复配多功能化是全球PVC塑料增塑剂的发展总趋势.参考文献:【1】王文广.塑料改性实用技术【M】.北京:中国轻工业出版社, 1999:207.【2】王文广,田雁晨,等.塑料配方设计(第二版)【M】.北京:化学工业出版社.2004:40.【3】王经武.塑料改性技术【M】.北京:化学工业出版社,2004:530. 【4】王成云,张伟亚,杨左军.PVC食品包装膜中增塑剂DEHA的迁移行为【J】.塑料助剂2006(4):22.【5】杨左军,王成云,张伟亚,等.PVC塑料中邻苯二甲酸酯类增塑剂在体液中迁移行为研究【J】.聚氯乙烯2006,2:23—27.【6】王树清,高崇,李亚芹.耐寒性增塑剂壬二酸二正己酯合成工艺研究【J】.南通大学(自然科学版),2005,4(2):11一l3.【7】桂祖桐.邻苯二甲酸酯增塑剂对健康和环境影响的评估及其对消费量的影响【J】.塑料助剂,2006(3):39—42.【8】KrauskopfLG.MonomericPlasticizer【R】.In:WicksonEJ,HandbookofPolyvinylChlorideFormulation.AWiley IntersciencePublicationJohnWiley&Sons,NewY ork, Chichester.Toronto,Singapore,1993:216—219.【9】KellerLH.PhthalateEsterRegulatoryUpdate【C】.Vinyltec2002ConferenceProceedingsBook,2002:103—109.【lO】蒋平平,方洪熙,魏林娟,等.聚氯乙烯增塑剂现状与发展趋势【J】.聚氯乙烯,2003(2):1—5.【ll】赵秋成,于进,陈玉.PVC增塑剂选用探讨【J】.辽宁化工1998.27(6):307—309.【l2】李杰,郑德.塑料助剂与配方设计技术(第二版)【M】.北京: 化学工业出版社.2005:76.【l3】王文广,田雁晨,等.塑料配方设计(第二版)【M】.北京:化学工业出版社,2004:42—45.【l4】王彦林,徐元清,刘志国,等.阻燃增塑剂IPP的合成【J】.塑料工业.2002,30(4):13—14.【l5】霍建中.制备环氧化葵花油增塑剂最佳条件的研究【j】.天津化工,2002(1):24—25.【l6】王克智.塑料助剂开发及应用一增塑剂【J】.塑料科技,1995 (6):45—52.【l7】邢光全,宋方俊,周志国.一种新型无毒增塑剂的应用及生产[J】.聚氯乙烯,2006(12):23—25.【l8】李杰,郑德.塑料助剂与配方设计技术(第二版)【M】.北京: 化学工业出版社,2005:89.【l9】石万聪,石志博,蒋平平.增塑剂及其应用【M】.北京:化学工业出版社,2001:19—245.【20】徐战,蒋杰,王坚毅,等.国内外抗静电增塑剂的开发及应用【J】.塑料助剂2002,34(4):19—21.【2l】韦建红.PVC抗静电增塑剂通过坚定与验收【J】.塑料助剂, 2006(4):52.(上接第37页)【9】Gonzalez—BenitoJ,BaselgaJ,AznarAJ.Microstructural andWettabilityStudyOfsurfacePretreatedGlassFibres【J】. JournalofMaterialsProcessingTechnology,1999,92—93: 129—134.【10】柳华实,葛曷一,王冬至,等.玻璃纤维表面处理对玻璃纤维/ 石膏复合材料力学性能的影响【J】.山东建材,2004,25(5): 34—36.【11】孙文强,曾辉,牛兰刚,等.耐高温复合材料用玻璃纤维表面处理研究(1),酸碱刻蚀处理的研究【J】.玻璃钢/复合材料,2000 (1):33—35.【12】TomaoV,SiouffiAM,DenoyelR.InfluenceofTimeand TemperatureofHydrothermalTreatmentonGlassFibersSurface【J】.JournalofChromatographyA.1998,829:367—376.【l3】OlmosD,Lopez—MoronR,Gonzalez—BenitoJ.TheNature oftheGlassFibreSurfaceanditsEffectinthewater AbsorptionofGlassFibre/epoxyComposites.TheUseof FluorescencetoObtainInformationattheInterface【J】. CompositesScienceandTechnology,2006,66:2758—2768.【l4】杨俊,蔡力锋,林志勇.增强树脂用玻璃纤维的表面处理方法及其对界面的影响【J】.塑料,2004,33(1):5—8.【15】易长海,周奇龙,许家瑞,等.硅烷偶联剂处理玻璃纤维表面的形态及活化机理【J】,荆州师范学院,2001.24(2):93—96.【16】IglesiasJG,Gonzalez—BenitoJ,AznarAJ,eta1.Effectof GlassFiberSurfaceTreatmentsonMechanicalStrengthof EpoxybasedCompositeMaterials【J】.JournalofColloidandInterfaceScience.2002.250:251—260.【17】TomozawaM,PengYL.SurfaceRelaxationasaMecha—nismofStaticFatigueofPristineSilicaGlassFibers【J】. JournalofNon—CrystallineSolids,1998.240:104—109.【18】WangW,DibenedettoA T.AModifiedSilaneTreatment forSuperiorHydrolyticStabilityofGlassReinforcedComposites【J】.JournalofAdhesion,1998.68(3—4):183—201.【l9】陈育如.铝锆偶联剂的应用【J】.塑料工业,2001,29(6):44—46.【20】RohchoonPark,JyongsikJang.AStudyoftheImpact PropertiesofCompositesConsistingofSurface—modified GlassFibersinVinylEsterResin【J】.ComposiresScience andTechnology,1998,58:979—985.【2l】LeeGW,LeeNJ,JangJ,eta1.EffectsofSurfaceMod—ificationontheResin—transferMoulding(RTM)ofGlass——fIbre/unsaturated—polyesterComposites【J】.Composites ScienceandTechnology,2002,62:9—16.【22】LauraDM,KeskkulaH,BarlowJW,eta1.EffectofGlass FiberSurfaceChemistryontheMechanicalPropertiesof GlassFiberReinforced,Rubber—toughenedNylon6[J】. Polymer.2002,43:4673—4687.【23】李志军,程光旭,韦玮.离子体处理在玻璃纤维增强聚丙烯复合材料中的应用【J】.中国塑料,2000.14(6):45—49.【24】程先华,薛玉君,谢超英.稀土元素表面处理对玻璃纤维填充金属一塑料多层复合材料冲击磨损性能的影响【J】.中国稀土,2001,19(4):373—375.【251薛玉君,程先华.稀土元素表面处理玻璃纤维增强PTFE复合材料的拉伸性能【J】.中国稀土.2002.20(1):41—44.。
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聚氯乙烯环保增塑剂性能分析
刘少蔚
CTI华测检测技术有限公司广东深圳518010摘要:PVC对增塑剂的吸收过程是与时间相关的非定常过程:首先是增塑剂树脂颗粒间隙润展缓慢吸收的“第一诱导期”;而后增塑剂分子获得能量得以活化,突破亚粒子皮膜而渗入和润展聚集粒子间隙使之溶胀,进入快速的“第一溶胀期”;第一溶胀达到平衡后,增塑剂分子开始在聚集粒子表面润展,突破初级粒子粘结力而渗入其间,吸收进入“第二诱导期”;经过“第二诱导期”的持续作用,PVC分子链各运动单元均被活化,增塑剂分子获得更高能量得以渗入到初级粒子,进入到PVC分子链段之间,达到分子水平的溶胀,吸收进入“第二溶胀期”。
关键词:聚氯乙烯;环保增塑剂;吸收;迁移;性能
引言
增塑剂是聚氯乙烯加工中最重要的助剂,其吸收量的大小、吸收所需时间及温度条件与加工工艺和制品性能都有着极为密切的关系。
增塑剂的用量影响着加工中的流动性、制品的刚性和韧性;吸收所需时间则影响着成型周期及生产效率。
增塑剂吸收的温度条件受制于PVC树脂的热不稳定性,同时也决定了其吸收速率。
PVC 制品应根据其所需性能,选择高效、环保的增塑剂和其它助剂,但增塑剂因其与PVC 的相容性差异,需要确定合适的配方并进行合理配伍才能发挥最佳效果。
然而新型的增塑剂由于在结构与性质与传统增塑剂有很大差异,有必要对其增塑性能进行较为详尽的研究,以满足实际加工和工业发展的需求。
二、实验原料与设备
2.1原料悬浮聚氯乙烯(S-PVC):
优级;偏苯三酸类增塑剂(TOTM);环氧大豆油增塑剂(ESO):Plac775;环氧化植物油增塑剂:Vif5705;硬脂酸甘油酷类增塑剂:Pac8;蓖麻醇酸酷类增塑剂:Flep8;LPlas-l增塑剂;LPlas-2增塑剂。
2.2设备和仪器
离心机:800B型,上海安亭科学仪器厂;高温实验箱:WG100A,上海亿达
华实验仪器有限公司;电子分析天平:AY220型,日本岛津制作所;扫描电子显微镜(SEM):JM-636OLV型,日本电子株式会社。
三、实验方法
3.1吸收量测定
实验参照GB/T3400-2002定量测定聚氯乙烯树脂对增塑剂的吸收量。
首先称取脱脂棉100±2mg,推入离心管底部并压紧,再加入(1±0.01)g聚氯乙烯粉,将离心管与增塑剂放在恒定实验温度下的烘箱内预热30分钟(常温吸收实验无需预热),然后向离心管中加入2ml相应增塑剂,静置吸收所需时间后,立即取出置于在离心机中离心分离,转速约4000rpm,离心时间为60分钟,离心后称得离心管、树脂以及脱脂棉总重量。
按下式计算得到每10鲍聚氯乙烯树脂的增塑剂吸收值X:
式中:m0-由脱脂棉在空白实验中吸收增塑剂的质量,g;
m1-离心管加脱脂棉的质量,g;
m2-离心管加脱脂棉和树脂样品的质量,g;
m3-离心后脱脂棉离心管与样品及吸收的增塑剂的质量,g。
3.2PVC颗粒形态观测
实验采用扫描电镜(SEM)获得不同增塑剂吸收条件下的的PVC颗粒形态,并进行比较分析。
四、结果与讨论
实验选取低于PVC玻璃化温度的40℃、玻璃化温度附近的80℃以及高于玻璃化温度的120℃,测定了20分钟内PVC的增塑剂吸收量,以考查温度对增塑剂吸收的影响。
根据实验结果,按照增塑剂与PVC的相容性的大小,本文将七种增塑剂分为两组:一组为相容性较好的,包括LPlas-2,ESO,TOTM和Vif;另外一组相容性较差,为LPlas-1,Flep和Pac。
40℃吸收时间20分钟条件下,四种增塑剂吸收量都较小,而且彼此间非常接近。
实验还对TOTM增塑剂在室温下(约25℃)进行了长达30天的静置吸收,在40℃和60℃下分别进行了吸收时间为90分钟的吸收量测定,结果显示增塑剂吸收量几
乎没有增加。
PVC对增塑剂的这一极缓慢的吸收过程,可称之为“第一诱导期”,当外界能量增加如提高温度时,第一诱导期所需时间将会大为缩短。
图1中,80℃吸收时间20分钟情况下,LPlas-2,ESO和Vif的吸收量较之40℃下有了明显的增加。
这是因为此温度己接近PVC的玻璃化温度(经DSC测定约为85℃此时与PVC极性相近的增塑剂分子在经过第一诱导期后将获得足够的能量而活化,使PVC树脂发生溶胀,从而使增塑剂吸收过渡到“第一溶胀期”。
这也表明不同种类的增塑剂由于结构性质的差异,第一诱导期的时间长度不同,同样条件吸收下的吸收量也不同。
120℃吸收时间20分钟条件下,LPlas-2,ESO,TOTM和Vif的吸收量增加较80℃下都十分显著,ESO的吸收量甚至超过了PVC本身的重量。
这是因为在PVC 玻璃化转变温度以上,分子链段运动非常剧烈,PVC分子链之间的自由体积增大,极性与PVC分子接近的增塑剂分子能够更容易地渗入到PVC分子链之间,产生更强的溶胀作用。
Flep,LPlas-1和Pac三种增塑剂20分钟内的吸收情况,40℃和80℃的吸收量都很少而且很接近;120℃下较之80℃下约增长了25%,但吸收量仍然很低,只有40g/100g PVC左右。
这应该是由三者与PVC相容性决定的。
不同增塑剂相同吸收条件下吸收量的差异,是它们的分子结构性质差异产生的与PVC之间的相容性不同的结果。
LPlas-2,ESO,TOTM和Vif与PVC的相容性较好,与PVC的相互作用较强,因而吸收量在玻璃化温度以上可以达到很高。
Flep,LPlas-1和Pac与PVC的相容性较差,与PVC分子间的相互作用较弱,因而120℃下20分钟内仍没有出现大量的吸收。
参考文献
[1]曹文鑫.聚氯乙烯工业技术进展概述[J].聚氯乙烯,2004,(01):7-10.
[2]Cappucci L R.PVC:A vital and sustainable resource[J].Plastics,Additives and
Compounding,2009,11(2):22-23.
[3]Esckilsen B.Global PVC markets:threats and opportunities Brad Esckilsen[J].
Plastics,Additives and Compounding,2008,10(6):28-30.
[4]大连商品交易所.聚氯乙烯(PVC)投资手册[Z].2009.
聚氯乙烯环保增塑剂性能分析
作者:刘少蔚
作者单位:CTI华测检测技术有限公司
刊名:
城市建设理论研究(电子版)
英文刊名:ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu
年,卷(期):2011(22)
本文链接:/Periodical_csjsllyj2011224456.aspx。