4.2　增塑劑

4.2.1　增塑劑分類

按作用原理和作用方式的不同，增塑劑可分為內(nèi)增塑劑和外增塑劑。內(nèi)增塑劑指通過嵌段共聚或接枝共聚的方法在聚合物的分子鏈上引入一種單體，從而減少聚合物分子鏈間的相互作用，提高分子鏈間的移動能力。外增塑劑是指通過物理改性的方式添加到聚合物中的那些具有溶劑化能力的低分子物質(zhì)。其增塑作用原理是體系中的增塑劑分子之間、增塑劑分子與聚合物分子之間以及聚合物大分子之間的作用力不同，一般增塑劑分子與聚合物大分子之間的相互作用會大于聚合物大分子間的作用力，因此，增塑劑的加入能夠削弱聚合物大分子鏈間的相互作用，從而增加聚合物分子鏈或分子聚集體的移動能力；或者增塑劑以分子尺寸的薄層分布在聚合物超分子結(jié)構(gòu)之間，提高大分子聚集體的相對滑移能力。

4.2.2　聚乳酸增塑劑的選擇原則

（1）選擇對PLA進(jìn)行增塑的增塑劑要無毒　PLA已經(jīng)被美國食品和藥品管理局（FDA）批準(zhǔn)在食品包裝中使用，對于食品包裝用的材料，避免有毒的添加劑是最佳的選擇，這也符合無毒環(huán)保的理念。

（2）所選增塑劑要與PLA具有良好的相容性　增塑劑要有效地降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，兩者相容性好是必要條件。溶解度參數(shù)相近原則是判斷兩種物質(zhì)相容性的方法之一。聚合物之間的共混過程，實(shí)際上是分子鏈間相互擴(kuò)散的過程，并受分子鏈之間作用的制約。分子鏈間相互作用的大小可以用溶解度參數(shù)來表示。溶解度參數(shù)的符號為δ，其數(shù)值為單位體積內(nèi)聚能密度的平方根。不同組分之間的相容性好壞，也可以用溶解度參數(shù)δ之差來衡量，即δ越接近，其相容性越好。

聚合物的溶解度參數(shù)可通過重復(fù)單元中各基團(tuán)的摩爾引力常數(shù)F直接計(jì)算得到。斯摩爾（Small）把組合量（ΔEV）^1/2=F稱為摩爾吸引常數(shù)（其中V為結(jié)構(gòu)單元的摩爾體積），并認(rèn)為結(jié)構(gòu)單元的摩爾吸引常數(shù)具有加和性，即F=∑F_i。

溶解度參數(shù)和摩爾吸引常數(shù)有如下關(guān)系：

δ=（ΔE/V）^1/2=F/V=∑F_i/V=ρ∑F_i/M₀　　（4-1）

式中，ρ為聚合物密度；M₀為聚合物重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的分子量。

根據(jù)式（4-1）就可以計(jì)算得到聚合物和增塑劑的溶解度參數(shù)。通過比較聚合物和增塑劑的溶解度參數(shù)，可以初步估計(jì)二者相容性的好壞。

（3）耐遷移性　增塑劑遷移指的是塑料制品中的增塑劑以揮發(fā)、滲出、溶出等方式遷移至制品表面、與之接觸的介質(zhì)或釋放到環(huán)境中。增塑劑發(fā)生遷移主要與以下兩方面因素有關(guān)：一是增塑劑體系的相容性，相容性好的增塑體系遷移率較小；二是PLA基體材料結(jié)晶的變化，增塑劑主要存在于PLA的無定形部分，隨著時間的變化，PLA結(jié)晶度逐漸增大，即非晶區(qū)變小，改變了聚乳酸與增塑劑之間的相容性，導(dǎo)致增塑劑更易遷移到材料表面。增塑劑的遷出會造成材料性質(zhì)的變化，比如材料變硬、變脆、伸長率變低。一般小分子增塑劑容易遷移，而大分子增塑劑遷移能力差。