Page 117 - 《橡塑技术与装备》2023年1期
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测试与分析 赵昆嵛 等·增塑剂合成及应用研究现状及分析
力减弱，以 PVC 为例， PVC 分子链段间有较强作用力， 括生产工艺优化以及催化剂的选择等方面。
因此纯 PVC 具有强硬度、低塑性等缺点，非极性增塑 3.1 电绝缘型增塑剂合成及应用现状
剂的加入降低了 PVC 分子间的作用力，从而降低的 3.1.1 邻苯二甲酸二辛酯合成及应用现状
PVC 制品的黏度，使其加工性能得到改善。非极性增 邻苯二甲酸酯类增塑剂属于传统增塑剂，占据增
塑剂主要依靠增大聚合物分子间距离来实现增塑，因 塑剂市场的 80% 以上 [12] ，作为主增塑剂被用于增塑
此，在一定范围内，非极性增塑剂添加量越大，其增 PVC，且因其发展较早、研究时间长，该类增塑剂的
[6]
塑效果越优越，该效应被称为 “ 体积效应 ” 。 生产工艺最为成熟，并且应用最为广泛。
当增塑剂分子中既含有极性部分又含有非极性部 该类增塑剂被广泛应用的主要有以下几种 ：邻苯
分时，聚合物的极性结构会在增塑剂的非极性结构的 二甲酸二辛酯 (DOP)、邻苯二甲酸二异癸酯 (DIDP)、
隔离下与增塑剂的极型结构发生耦合，从而极大减弱 邻苯二甲酸二异辛酯 (DIOP)、邻苯二甲酸二丁酯
原聚合物分子间的作用力，使其可塑性增加，该效应 (DBP)， 其 中，DOP 应用最为广泛，DOP 用作通用
[7]
被称为 “ 耦合效应 ” 。 性增塑剂时，除了用于聚氯乙烯的增塑还可用于树
2.2 三种理论研究 脂、橡胶等高聚物的加工生产 [13] 。邻苯二甲酸二辛酯
当小分子量的单体型增塑剂与聚合物混合，可改 (DOP) 是由邻苯二甲酸酐（苯酐）与 2- 乙基己醇 ( 异
善聚合物的加工性能，使其热流动性增加，且有效改 辛醇 ) 经酯化反应制得，苯酐与异辛醇摩尔比为 1 : 3，
善产品柔韧性。其中一部分增塑剂与聚合物分子产生 异辛醇过量是为了将反应过程中所产生的水以共沸物
作用力，可充当溶剂 ；没产生作用力的一部分则游离 的形式带出反应体系，在催化剂选择方面，姚志臣等
在大分子链段间充当润滑剂。该理论被称为 “ 润滑理 人经实验得出氧化铝与辛酸亚锡以 1 : 1 比例复配作
论 ” [8~9] 。 为催化剂，在 230 ℃的反应温度下，反应 2.5 h，产
在软质 PVC 制品中，增塑剂是添加量最大的塑料 品质量与实验效率最优，最终产品终点酸值为 0.494
助剂，一方面大量增塑剂的加入会减少 PVC 在熔融凝 mgKOH/g，转化率可达 99.59% [14] 。
固过程中产生的蜂窝状结构，该结构中分子连接紧密， DOP 有着显著优点 ：耐热、耐寒、绝缘性良好、
不易相对运动，因此加入增塑剂会改善 PVC 制品硬脆 增塑效率高、与 PVC 相容性优异等，因其分子量小，
的性能缺点 ；另一方面 PVC 熔融凝固时也会产生分子 极易插入 PVC 分子间且增塑效率高，曾被广泛应用于
极易运动的区域，增塑剂插入到该区域中加剧了分子 食品包装、医疗器械等领域，随着研究逐渐深入以及
的相对运动，使其力学性能得到进一步改善。该理论 绿色环保意识的提高，DOP 存在潜在致癌性的缺点逐
[9]
被称为 “ 凝胶理论 ” 。 渐暴露出来 [2] ，因此在许多国家禁止将邻苯二甲 酸酯
当增塑剂加入到 PVC 中，会降低 PVC 的玻璃化 类增塑剂用于增塑医疗器械、食品包装、婴幼儿用品
转变温度，使其自由体积增加，增塑剂分子更易插入 等产品 [2] ，中国也在食品包装方面禁止使用 DOP 增塑
其中，同时增塑剂本身也具有一定的自由体积，使得 的塑料制品。由于 DOP 对人身健康造成的隐患，其逐
PVC 大分子链段间距离更大，聚合物制品的力学性能 渐被市场淘汰，从而研究发展绿色环保、无毒无害且
更好。该理论称为 “ 自由体积理论 ” [11] 。 增塑效率优异的增塑剂成为一大热点。
3.1.2 对苯二甲酸 2- 乙基己酯合成及应用
3 增塑剂的合成及应用研究现状 现状
增塑剂按作用机理可分为内增塑剂、外增塑剂 ； 对苯二甲酸 2- 乙基己酯 (DOTP) 与 DOP 相 比，
按其分子量大小可分为单体型增塑剂、聚合型增塑剂； 在体积电阻率方面优于 DOP 数十倍以上，因此在在绝
按其相容性大小可分为主增塑剂、辅增塑剂和增量剂； 缘材料增塑方面，DOTP 的应用较为广泛，DOTP 是
按其结构可分为对苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯类、 由对苯二甲酸与异辛醇经酯化反应得到，DOTP 生产
环氧酯类等 ；按其性能又可分为耐热型增塑剂、耐寒 方法有：直接酯化法、对苯二甲酸二甲酯法 (DMT 法 )、
型增塑剂、电绝缘型增塑剂等，综述是从增塑剂特定 对苯二甲酰氯法。项建存等人优化了目前应用较多的
性能方面，结合市场现状，分别从电绝缘型增塑剂、 “ 直接酯化法 ”，最终结果显示，优化后的直接酯化法
耐寒型增塑剂以及耐热型增塑剂三方面进行论述，包 可实现无废水排放且缩短了反应时长 [15] 。
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