助剂 增塑剂概念、作用原理及9大类增塑剂物性汇总【收藏版】

高分子学习研究 2021-09-13 16:50:25

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01 概述


增塑剂的作用是增加涂膜的柔软性。

对于某些本身是脆性的涂料基料来说,要获得具有较好的柔软性和其它机械性能的涂膜,增塑剂是必不可少的。


增塑剂通常是低分子量的挥发度很小的有机化合物,但某些聚合物树脂也可用作增塑剂(也称增塑树脂),如醇酸树脂常用作氯化橡胶和硝酸纤维素涂料的增塑树脂。无论是增塑剂还是增塑树脂都必须与被增塑的树脂有较好的混容性。

增塑剂应当毒性低微,在增加涂膜柔韧性的同时应当尽可能小地降低涂膜的硬度,也不应当使涂膜发生变色,尤其是涂膜在户外使用时要不易变色。增塑剂的类型和用量根据涂料中基料树脂的不同以及涂料使用要求的不同而不同。


02 作用原理


增塑剂的增塑作用是通过降低基料树脂的玻璃化温度(Tg)而实现的。玻璃化温度(Tg)是树脂由硬脆的固体状态(玻璃态)转变为橡胶状的高弹体状态(高弹态)的转变温度。增塑剂通常可分为两类。一类是主增塑剂(溶剂型增塑剂),另一类是助增塑剂(非溶剂型增塑剂)。

主增塑剂犹如基料树脂的溶剂,它们的某些基团能与树脂中的某些基团产生相互作用,因而主增塑剂和树脂能互相混容。由于增塑剂的分子较小,它就能进入树脂聚合物的分子结构中而减少了树脂的刚性,但增塑剂的加入也会使涂膜的机械性能受到一些损失。

助增塑剂对基料树脂没有溶解作用,它们只有在加入量不太多的情况下才能与基料树脂混溶。助增塑剂对基料树脂只有物理作用(润滑作用),因而对涂膜机械强度的影响没有象主增塑剂那样大。但助增塑剂易从涂膜中迁移或渗透掉而使涂膜的柔韧性变差。

涂料中增塑剂的加入对涂膜的许多性能如张力强度、强韧性、延伸性、渗透性和附着力都有一定的影响。


根据基料聚合物以及增塑剂类型的不同,对这些性能的影响也各不相同。一般说来,增塑剂的加入会增加涂膜的延伸性而降低它的张力强度。在一定的增塑剂加入量之内,涂膜的渗透性将基本上保持不变,但增塑剂加入量继续增加时,涂膜的渗透性将急剧地增加。涂膜的强韧性和附着力先是随着增塑剂的加入而增加,但到达了一个峰值之后反而逐渐下降。除了对涂膜的机械性能有影响之外,增塑剂还会影响涂膜的一些其它性能,因而增塑剂的最适宜的加入量应根据对各方面因素的考虑进行综合平衡后来确定。

03 增塑剂的种类

 

1、邻苯二甲酸酯类  

 

邻苯二田酸酣类是目前最广泛使用的主增塑剂,品种多、产量高,井具有色泽浅、毒性低、电性能好、挥发件小、气味少、耐低温性一般等特点。

 

目前邻苯二酸酯类的消耗量约占增塑剂总消耗量的80-85%,而其中最常用的是邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二异辛酯两种。邻苯二甲酸二辛酯是重要的通用型增塑剂,主要用于聚氯乙烯树脂的加工,还可用于化纤树脂、醋酸树脂、ABS树脂及橡胶等高聚物的加工,也可用于造漆、染料、分散剂等。

 

主要用途:DOP是通用型增塑剂,主要用于聚氯乙烯脂的加工、还可用于化地树脂、醋酸树脂、ABS树脂及橡胶等高聚物的加工,也可用于造漆、染料、分散剂等、DOP增塑的PVC可用于制造人造革、农用薄膜、包装材料、电缆等。

 

邻苯二甲酸二异辛酯简称DIOP,几乎无色透明粘稠状液体。相对密度(20/20)0.986,凝固点-50,沸点235(0.76kpa),闪点218,折射率(n25D)1.484,粘度(20)83mpa·s。溶于大多数有机溶剂,完全溶于汽油、矿物油。微溶于甘油、乙二醇和一些胺类。难溶于水,25时水中溶解度<0.01%。可燃,微毒。LD5022300mg/kg。

 

以下为邻苯二甲酸酯类常见增塑剂简介

 

邻苯二甲酸二辛酯(简称DOP)

无色油状液体,有特殊气味。  

 

邻苯二甲酸二异辛酯(简称DIOP)   

几乎是无色的粘稠液体,溶于大多数有机溶剂和烃类,  

 

邻苯二甲酸二异癸酯(简称DIDP)   

粘稠液体,溶于大多数有机溶剂和烃类,不溶于或微溶于甘油、乙二醇和某些胺类。它的挥发性比DOP小。耐迁移,是一种低挥发性增塑剂,又耐老化,电性能好,但相溶性差些。  

 

邻苯二甲酸二异壬酯(简称DINP)  

透明油状液体, 其高温下的挥发性只是DOP的一半。  

 

邻苯二甲酸二丁酯(简称DBP)  

无色透明液体,具有芳香族气味,溶于大多数有机溶剂和烃类。DBP对PVC的临界塑化温度为90—95。  

 

邻苯二甲酸二异丁酯(简称DIBP)   

无色透明液体, DIBP在PVC农用薄膜中使用时曾发现由于它的析出致使水稻烂秧的问题。  

 

邻苯二甲酸丁苄酯(简称BBP)   

透明油状液体, 溶于有机溶剂和烃类,不溶于水。BBP对PVC的临界塑化温度为96-100。  

 

邻苯二甲酸二甲酯(简称DMP)   

无色油状液体,微带芳香族气味,常温下不溶于水,和脂肪烃混溶,与大多数树脂相溶性良好.   

 

邻苯二甲酸二乙酯(简称DEP)   

无色油状液体,无毒,微带芳香族气味,溶于大多数有机溶剂。  

 

邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)   

具有芳香族气味的白色结晶状粉末.溶于大多数有机溶剂,在热的汽油和矿物油中完全溶解,微溶于乙二醇类和某些胺类。  

 

对苯二甲酸二辛酯(DOTP)

DOTP与DOP的物理性能相似,制品的机械性能也相似,但DOTP的挥发件比DOP小得多。  

 

2、脂肪酸酯类  

 

脂肪酸酯类的低温性能很好,但与聚氯乙烯的相溶性较差故只能用作耐寒的副增塑剂与邻苯二甲酸酯类并用。最常用的品种是己二酸二辛酯和癸二酸二辛酯。

 

己二酸二辛酯(简称DOA)   

无色无嗅液体,无毒,溶于大多数有机溶剂,微溶于乙二醇类,不溶于水,DOA对PVC的临界塑化温度为12l一125。  

 

已二酸二异癸酯(简称DIDA)   

清澈易流动的油状液体。  

 

壬二酸二辛酯(简称D0Z)   

几乎是无色的透明液体,  

 

癸二酸二丁酸(简称DBS)   

几乎是无色的液体,  

 

癸二酸二辛酯(简称DOS)   

几乎是无色的油状液体,不溶于水,溶于醇、苯、醚等有机溶剂。  

 

癸二酸二异辛酯(简称DIOS)   

无色清澈液体,溶于酮、醇、酯、芳香烃和脂肪烃等大多数有机溶剂,微溶于胺和多元醇。  

 

二(2-乙基丁酸)三缩乙二醇酯(简称3GH)   

它是安全玻璃用聚乙烯醇缩丁醛薄膜中最为广泛使用的增塑剂,同时它对纤维索塑料、丙烯酸酯塑料和聚氯乙烯也是良好的增塑剂。

 

3、磷酸酯类  

 

磷酸酯与聚氯乙烯等树脂有良好的相溶性,透明性也好,但有毒性。它们既是增塑剂,又是阻燃剂。芳香族磷酸醋的低温性能很差,而脂肪族磷酸酯的低温性能较好,但热稳定性较差,耐久性不如芳香族磷酸酯。其主要品种有磷酸三甲苯酯和磷酸三苯酯。

 

磷酸三甲苯酯(简称TCP)   

 

磷酸三苯酯(简称TPP)   

微带芳香气味的白色针状结晶,微溶于乙醇,醚、苯、氯仿、丙酮。  

 

磷酸二笨—辛酯(简称DPOP)  

浅黄色透明油状液体。  

 

磷酸甲苯二苯酯(筒称CDPP)   

清澈无嗅的油状液体。  

 

4、环氧酯类  

 

环氧增塑剂是近年来应用很广的助剂,它既能吸收聚氯乙烯树脂在分解时放出的氯化氢,又能与聚氯乙烯树脂相溶,所以它既是增塑剂又是稳定剂。

 

主要用作耐候性高的聚氯乙烯制品的副增塑刑。其于要品种有环氧大豆油、环氧脂肪酸辛酯等。  

 

环氧大豆油  

大豆油为一甘油的脂肪酸配混合物,环氧大双油是一种黄色油状液体,无毒,溶于大多数有机溶剂和烃类。环氧大豆油与聚酯类增塑剂并用,可以避免后者向外迁移。  

 

环氧脂肪酸丁酯  

因脂肪酸成份不一,环氧脂肪酸丁酯有环氧硬脂酸丁酯、环氧糠油酸丁酯、环氧大豆油酸丁酯、环氧棉子油酸丁酯.环氧菜油酸丁酯、环氧妥尔油酸丁酯、环氧苍耳油酸丁酯、环氧猪油酸丁酯等品种。  

 

环氧脂肪酸辛酯(简称ED3)   

因脂肪酸不同,而有不同结构的品种,如环氧硬脂酸辛酯、环氧大豆油酸辛酯、环氧妥尔油酸辛酯等。  

 

环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯(简称EPS)   

无色至浅黄色油状液体。  

 

5、聚酯类和偏苯三酸酯类  

 

聚酯增塑剂一般塑化效率都很低、粘度大、加工性和低温性都不好,但挥发性低、迁移性小、耐油和耐肥皂水抽出,因此是很好的耐久性增塑剂。

 

通常需要与邻苯二甲酸酯类主增塑剂并用。聚酯类多用于汽车、电线电缆、电冰箱等长期使用的制品中。土要品种有已二酸、癸二酸等脂肪族二元酸与一缩二乙二醇、丙二醇、丁二醇等二元醇缩聚而成的低分子量聚酯。  偏苯三酸酯是一类性能十分优良的增塑剂,兼有单体型增塑剂和聚合型增塑剂两者的优点。挥发性低、迁移性小,耐抽出和耐久性类似于聚酯增塑剂;而相溶性、加上性和低温性又类似于邻苯二甲酸酯炎。  

 

聚癸二酸丙二醇酯  

不同分子量的聚癸二酸丙二醇酯增塑剂都可以溶于丙酮、二氯乙烷、乙醚、苯、甲苯、二甲苯、氯仿,部分溶子乙醇、丁醇和脂肪烃。  

 

偏苯三酸三辛酯(简称TOTM)   

无色至淡黄色粘稠油状液体。  

 

偏苯三酸三(正辛正癸酯)(简称NODTM)   

无色至淡黄色油状液体。  

 

6、含氦增塑剂  

 

目前最广泛使用的含氯增塑剂是氯化石蜡。氯化石蜡价格低、电性能优良、具有难燃性,但相溶性较差,热稳定性也差,仅用作副增塑剂。  

 

氯化石蜡  

这是一种金黄色或琥珀色粘稠液体,不燃,挥发性极微。溶于大部分有机溶剂,不溶于水和乙醇。 加热至120以上会自行分解,放出氯化氢气体。铁、锌等金属的氧化物会促进其分解。而含氯量较高的氯化石蜡的阻燃性也较好。  

 

氯烃-50  

这是一种清澈粘稠液休.无味无毒,不燃,不溶于水,微溶于醇,易溶于苯、醚。  

 

7、烷基磺酸醋类  

 

这类增塑剂相溶性较好,可作主增塑剂用。若与邻苯二甲酸酯类主增塑剂并用则效果更好。它的机械性能、电性能、耐候 性良好,但耐寒性较差。  

 

石油磺酸苯酯(简称M-50)   

淡黄色透明油状液体。  

 

氯化石油酯  

氯化烷基磺酸苯酯和氯化石蜡的混合物,淡黄色透明油状液体。  

 

8、多元醇酯类  

 

多元醇酯主要有双季戊四醇酯和乙二醇酪。双季戊四醇酯的挥发性低、耐抽出性良好、难于热分解和氧化、电绝缘性能又好,是优良的耐热增塑刘,适用于高温电线绝缘配方中,但价格昂贵。而乙二醇酯耐寒性虽然很好,但色泽较深、挥发性较大。  

 

双季戊四醇酯(简称PCB)   

双季戊四醇酯可分为醚型和酯型类.这两类双季戊四酵酯均为淡黄色粘稠油状液体.能溶于有机溶剂,不溶于水。  

 

59酸乙二醇酯(简称0259)   

淡黄色透明状液体.  

 

9、其它类型

 

樟脑,有特殊气味的结晶物,挥发性极强,微溶于水,溶于大多数漆用溶剂。它是硝酸纤维素和纤维素酯的优良增塑剂。



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期次:助剂 第22期

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