塑化劑
編輯增塑劑是一種添加到材料中以使其更柔軟、更有彈性、增加其可塑性、降低其粘度和/或減少制造過程中的摩擦的物質。
塑化劑通常添加到塑料和橡膠等聚合物中,以便于在制造過程中處理原材料,或滿足最終產品應用的需求。 例如,通常將增塑劑添加到聚氯乙烯 (PVC) 中,否則它會變硬變脆,使其變得柔軟而柔韌; 這使其適用于浴簾、乙烯基地板、服裝、箱包、柔性塑料管和電線絕緣/涂層等產品。
塑化劑也經常被添加到混凝土配方中,以使其更易于澆筑和流動,從而減少含水量。 同樣,它們通常在成型前添加到粘土、灰泥、固體火箭燃料和其他糊狀物中。 對于這些應用,增塑劑在很大程度上與分散劑重疊。
對于聚合物
編輯幾乎 90% 的聚合物增塑劑(最常見的是鄰苯二甲酸酯)用于 PVC,從而提高了這種材料的柔韌性和耐用性。 大多數用于薄膜和電纜。
作用機制
人們普遍認為,增塑劑的作用是將自身嵌入聚合物鏈之間,將它們隔開(增加自由體積),或使它們膨脹,從而顯著降低塑料的玻璃化轉變溫度并使其變軟; 然而,后來表明自由體積解釋無法解釋塑化的所有影響。 與 Fox&Flory 繪制的簡單聚合物鏈相比,增塑劑存在下聚合物鏈流動性的經典圖更復雜。 增塑劑分子控制鏈的流動性,聚合物鏈沒有表現出聚合物末端自由體積的增加; 在增塑劑/水與聚合物的親水部分產生氫鍵的情況下,相關的自由體積可以減少。
對于PVC等塑料,添加的增塑劑越多,其冷彎溫度越低。 含有增塑劑的塑料物品可以表現出更好的柔韌性和耐用性。 塑化劑由于塑料的遷移和磨損而變得可用于暴露,因為它們不與聚合物基質結合。 新車異味往往歸因于增塑劑或其降解產物。 然而,對氣味構成的多項研究并未發現可感知量的鄰苯二甲酸鹽,這可能是由于它們極低的揮發性和蒸氣壓。
增塑劑對彈性模量的影響取決于溫度和增塑劑濃度。 低于特定濃度(稱為交叉濃度)時,增塑劑可以增加材料的模量。 然而,在所有濃度下,材料的玻璃化轉變溫度都會降低。 除了交叉濃度之外,還存在交叉溫度。 在交叉溫度以下,增塑劑也會增加模量。
選擇
在過去的 60 年里,已經評估了 30,000 多種不同的物質作為聚合物增塑劑的適用性。 其中,只有一小部分——大約 50 個——如今用于商業用途。
酯類增塑劑的選擇基于性價比評估。 橡膠配混商必須評估酯類增塑劑的相容性、加工性、持久性和其他性能。 生產中的各種酯化學品包括癸二酸酯、己二酸酯、對苯二甲酸酯、二苯甲酸酯、戊二酸酯、鄰苯二甲酸酯、壬二酸酯和其他特種混合物。
這一廣泛的產品線提供了許多彈性體應用所需的一系列性能優勢,例如管道和軟管產品、地板、墻紙、密封件和墊圈、皮帶、電線和電纜以及印刷卷。
低到高極性酯可用于各種彈性體,包括腈、氯丁二烯、三元乙丙橡膠、氯化聚乙烯和環氧氯丙烷。 塑化劑-彈性體相互作用受許多因素控制,例如溶解度參數、分子量和化學結構。 相容性和性能屬性是為特定應用開發橡膠配方的關鍵因素。
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