增塑劑一般是無色透明的油狀黏稠液體或低熔點固體,屬脂溶性物質,具有高沸點、難揮發與聚合物有良好混溶性等特點,在眾多行業都有相當普遍的應用。
增塑劑應該具備哪些性能?
1、相容性
相容性是指增塑劑與樹脂相互混合時的溶解能力。如果二者之間相容性不好,增塑劑就會從制品中析出,因此說,相容性是增塑劑基本的要求之一。按照“相似相容”的原則,極性相同的溶劑可以良好地互溶,聚合物和增塑劑的體系也一樣。極性大的溶劑,其分子間力也大,蒸發時需要更多的能量。對于PVC,增塑劑的溶解度參數在8.4~11.4之間。同時,介電常數約在4~8之間時,該增塑劑與PVC是相容的。
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2、耐寒性
增塑劑的耐寒性與增塑劑的結構有密切的關系,一般相容性良好的增塑劑,其耐寒性都較差,特別是含有環狀結構的增塑劑,其耐寒性顯著降低。具有直鏈烷基的鄰苯二甲酸酯類增塑劑的耐寒性是良好的,隨著烷基支鏈的增加,耐寒性相應降低。一般烷基鏈越長,耐寒性越好。一般耐寒增塑劑與PVC的相容性都不大好,故實際上它只能作為改善耐寒性的輔助增塑劑使用,其期量為增塑劑的5~20%。
3、耐老化性
對于軟質PVC ,由于增塑劑的加入量很大,所以塑化物的耐老化性與增塑劑也有很大的關系。使用的增塑劑不同,耐老化性也有很大差別。由于叔氫原子更易受羰基的吸引而氧化分解,所以DNOP比DOP的熱穩定性優良。即烷基支鏈多的增塑劑,其耐熱性較差。除結構影響外,增塑劑的純度對耐熱性影響也十分顯著,一般增塑劑的純度越高,熱穩定性越好。環氧增塑劑如環氧化大豆油、環氧油酸丁酯、環氧油酸辛酯、環氧油酸癸酯等,能使塑料制品得到良好的耐候性。
4、耐揮發性
增塑劑的揮發性與其分子量有密切關系,分子量小的增塑劑,其揮發性就大。同時與PVC相容性好的增塑劑,其揮發性較小。分子內具有較大體積的基團的增塑劑,揮發性較小。聚合型增塑劑如聚酯類,由于分子量較大,所以耐揮發性良好。低揮發性的耐熱增塑劑,如聚酯類、環氧化油類、DTDP、偏苯三酸酯類和雙季戊四醇酯類等,多用于電線電纜、汽車內制品等需要耐高溫的地方。
5、耐抽出性
耐抽出性是指增塑的PVC制品浸入液體介質中(如水、皂液、油、化學溶劑) ,增塑劑從塑料內部都有向液體介質中遷移的傾向。這種遷移傾向,一方面取決于塑化物本身的性質(如塑料和增塑劑的結構、極性、分子等),另一方面取決于與塑料相接觸的液體介質的物理化學性質。一般的增塑劑易被汽油或油類溶劑抽出。苯基、酯基多的極性增塑劑和烷基支鏈多的增塑劑難于被油抽出,這是因為增塑劑分子在體系中更難擴散。在增塑劑分子結構中,其烷基較大者被汽油或油類溶劑抽出的傾向也較大。
6、耐遷移性
遷移是指增塑劑從塑料制品內部向表面移動,再向相接觸的物質由表及里的滲透現象。PVC制品常常發生遷移現象而引起軟化、發粘甚至表面碎裂等,同時由于增塑劑的遷移而容易造成制品的污染。增塑劑的遷移性同其本身的結構有關,鄰苯二甲酸酯類的遷移性,隨脂鏈長度增加而急劇降低。酯類若引入醚基對遷移性稍有增加,將烷基以芳基替代時,耐遷移性有改善,正鏈結構比同碳原子的支鏈結構耐遷移性稍差。脂類的脂肪酸的遷移性較大,環氧油比環氧脂肪酸單酯的遷移性小。
7、電絕緣性
極性較強的,相容性良好的主增塑劑,其電性能較好,如氯化石蠟、苯二甲酸酯、石油磺酸苯酯和磷酸酯等電絕緣性較好。對于含有離子雜質的增塑劑,如酯化反應中殘存的催化劑,有害于電性能。但是僅根據增塑劑本身的電阻, 不能作為增塑劑絕緣性的依據,還要考慮到其他各種因素。電線電纜用增塑劑,除要求良好的電絕緣性能外,還要求具有良好的熱穩定性和耐老化性。因此,在高溫電纜中常用耐高溫增塑劑。
8、阻燃性
對PVC樹脂而言其本身含氯量高達56%左右,這種含鹵聚合物本身就具有阻燃性,如選用具有阻燃性好的增塑劑配合,阻燃性能更優。相反,增塑劑選擇不當也會使PVC塑化物變得易燃了。影響增塑劑阻燃性有下列三方面因素:一是取決于增塑劑相對于PVC的揮發性,揮發性越大,阻燃性越差;二是取決于燃燒時產生的分解物,分解物不是阻燃物;三是取決于增塑劑的化學結構,增塑劑中凡含有磷、氯和芳基的結構者,阻燃性比較好。
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