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(chēng)為增塑劑，也被稱(chēng)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，因此強度降低，強度的降低值與增塑劑的添加成正比。另一方面，隨著(zhù)增塑劑含量的增加，材料的沖擊強度也隨著(zhù)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(chǎng)份額廣泛應用于制造人造皮革、食品包裝材料、電線(xiàn)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(méi)有化學(xué)鍵合，其添加量通常高達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(lái)的問(wèn)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(lái)，產(chǎn)品中的增塑劑在使用過(guò)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(wèn)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Cl原子的α及β位上H弱氫鍵的相互作用是次級鍵(弱德華力)，兩者之間沒(méi)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(xiàn)性、分支鏈和交聯(lián)型，并在鏈段之間排列和堆疊。因此，聚合物的內部空間網(wǎng)絡(luò )結構極其復雜，存在于晶體區和非晶體區。大多數非晶體區域不確定，鏈段之間的間隙大于晶體區域，因此小分子的遷移和擴散速度低于非晶體區域。將小分子的幾何形狀簡(jiǎn)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)，這里就不一一重復了。為了抑制增塑劑的遷移和擴散，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，浸泡有機溶劑PVC形成共價(jià)鍵、增塑劑改性等。

         

應對措施

         

增塑劑的遷移過(guò)程分為三個(gè)步驟：增塑劑從內部擴散到PVC表面-增塑劑穿過(guò)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(guò)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(wú)法通過(guò)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構密切相關(guān)。通過(guò)增加增塑劑的分子量和結構設計，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(kāi)發(fā)的替代品DEHP環(huán)保增塑劑。此外，分子量在1000到數十萬(wàn)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)、引入光敏基團和直接反應交聯(lián)。該方法效果良好，但往往導致產(chǎn)品發(fā)黃、機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(lèi)似二氧化硅的無(wú)機核，被有機基團包圍。它是一種無(wú)機雜化結構(RSiO3/2)n，n六、八、十等偶數。它的尺寸相當于大多數聚合物鏈段或無(wú)規線(xiàn)團，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methacry-POSS(即R甲基丙烯酸丙酯基團POSS)可以對PVC但增塑效率和PVC相容性有限。

         

         

結語(yǔ)

         

目前，從抑制增塑劑開(kāi)始PVC對產(chǎn)品遷移的研究較多，但未發(fā)現能有效抑制增塑劑遷移，成本低，工藝簡(jiǎn)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

         

①徐楊、熊英、郭少云PVC增塑劑遷移帶來(lái)的問(wèn)題及應對，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