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增塑剂作用机理以及分类

上一篇 / 下一篇  2012-11-20 13:52:15

  作用机理

  增塑剂的作用机理是增塑剂分子插入到聚合物分子链之间,削弱了聚合物分子链间的应力,结果增加了聚合物分子链的移动性、降低了聚合物分子链的结晶度,从而使聚合物的塑性增加,也就是对抗塑化作用的主要因素聚合物分子链间的应力和聚合物的分子链的结晶度,而他们则取决于聚合物的化学结构和物理结构。

  当把增塑剂加入到聚合物中,增塑剂分子相互之间、增塑剂与聚合物分子相互之间的相互作用力是很重要。除非所有这些相互作用(增塑剂与增塑剂之间、增塑剂与聚合物之间、聚合物与聚合物之间)都是同样大小时,才可能没有增塑作用和反增塑作用。

  1.范德华力 范德华力是物质的聚集态中分子与分子间存在着的一种较弱的引力。范德华力包括色散力、诱导力和取向力。范德华力的作用范围只有几个埃。

  (1) 色散力 色散力存在于所有极性或非极性分子之间,是由于微小的瞬时偶极的相互作用使挨近的偶极处于异极相邻状态而产生的一种引力。但是只有在非极性体系中,如苯、聚乙烯或聚苯乙烯中,色散力才占较主要的成分。

  (2) 诱导力 当一个具有固定偶极的分子在相邻的一个非极性分子中诱导出一个诱导偶极使,诱导偶极和固有偶极之间的引力叫做诱导力。芳香族化合物因为π电子能高度极化所以影响特别强,如低分子量的酯与聚苯乙烯之间或苯与聚醋酸乙烯之间主要是诱导力。

  (3) 取向力 当极性分子相互靠近时,由于固有偶极的取向而引起分子间的一种作用力叫做取向力。如酯类增塑剂与 PVC 或与硝酸纤维素的相互作用就是代表性的例子。

  2. 氢键 含有—OH基或—NH—基团的分子,如聚酰胺、聚乙烯醇、纤维素等,在分子间、有时在分子内部都能形成氢键。氢键是一个比较强的相互作用键,它们妨碍增塑剂分子插入聚合物分子间,如果氢键沿聚合物分子链分布越密相应的对抗增塑剂插入的作用也越强。因此要求增塑剂与聚合物分子也能产生类似的强的作用。另一方面随着温度的升高,分子间的吸引作用由于氢键的减少而显著削弱,这是因为分子的热运动妨碍了聚合物分子的取向。

  3. 空间有规结构的聚合物的分子链适当的条件下能够结晶,即链状分子从卷的和杂乱的状态变成紧密折叠成行的有规则状态。在一般条件下,工业生产的聚合物不可能是完全结晶的,而往往是由结晶区域散插在无定形区域构成的。

  显然,增塑剂的分子插入结晶区域要比插入无定形区域困难得多,因为在结晶区与聚合物与链之间的自由空间最小。如果增塑剂的分子仅能插入部分结晶的聚合物的无定形区域,则此增塑剂便是非溶剂型增塑剂,也就是所谓的辅助增塑剂。如果增塑剂的分子能插入聚合物的无定形区域同时又能插入结晶区域,则此增塑剂便是溶剂型增塑剂,即所谓的主增塑剂。

  配置比例

  增塑剂加入聚氯乙烯树脂中,加入的比例越大,塑料制品越柔软:当加入量小于5%时,塑料制品为硬质;当加入量在15%~25%时,塑料制品为半硬质;当加入量大于25%时,塑料制品为软质;增塑剂加入量为5%~15%时会出现反增塑现象,影响产品质量,在配制时应尽量防止 。

  增塑剂的品种繁多,在其研究发展阶段其品种曾多达1000种以上,作为商品生产的增塑剂不过200多种,而且以原料来源于石油化工的邻苯二甲酸酯为最多。

  增塑剂的分类方法很多。根据分子量的大小可分为单体型增塑剂和聚合型增塑剂;根据物状可分为液体增塑剂和固体增塑剂;根据性能可分为通用增塑剂、耐寒增塑剂、耐热增塑剂、阻燃增塑剂等;根据增塑剂化学结构分类是常用的分类方法。

  具体分类

  (1)邻苯二甲酸酯(如: DBP、DOP、DIDP)

  (2)脂肪族二元酸酯(如: 己二酸二辛酯DOA、 癸二酸二辛酯DOS)

  (3)磷酸酯(如:磷酸三甲苯酯TCP、磷酸甲苯二苯酯CDP)

  (4)环氧化合物(如:环氧化大豆油、环氧油酸丁酯)

  (5)聚合型增塑剂(如:己二酸丙二醇

  聚酯)

  (6)苯多酸酯(如: 1,2,4-偏苯三酸三异辛酯)

  (7)含氯增塑剂(如: 氯化石蜡、五氯硬酯酸甲酯)

  (8)烷基磺酸酯

  (9)多元醇酯

  (10)其它增塑剂


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