第三節(jié)　常用增塑劑品種與應(yīng)用

一、鄰苯二甲酸酯類

鄰苯二甲酸酯（PAE）類增塑劑分子結(jié)構(gòu)式如下：

　　　　　

R¹、R²是C₁～C₁₃的烷基、環(huán)烷基和苯基等，R¹、R²可以相同，也可以不同。

這類增塑劑是目前應(yīng)用最廣泛的一類主增塑劑，它具有色淺、低毒、多品種、電性能好、揮發(fā)性小、耐低溫等特點(diǎn)，成本較低，其生產(chǎn)量約占增塑劑總量的80%左右，常用作主增塑劑。

①鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）。它是廣泛使用的增塑劑，全稱為鄰苯二甲酸二（2-乙基）己酯，它與許多聚合物有良好的相容性，與PVC樹脂可以很好地而且很快地混合，且混合能力好，增速效率高，又兼有較低的揮發(fā)性，較好的低溫柔韌性、抽出性，毒性也很低，加上其電性能、耐熱性、耐紫外線性都比較好，可單獨(dú)使用，也可作為主體與其他增塑劑配合使用。由于其具備這些優(yōu)點(diǎn)，因此目前均以它為通用增塑劑的標(biāo)準(zhǔn)，任何其他增塑劑都是以它為基準(zhǔn)進(jìn)行比較，只有比DOP更便宜或具有更獨(dú)特的理化性能，才能在經(jīng)濟(jì)和使用上占優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)DOP用量占增塑劑總量的45%左右。

近年來(lái)發(fā)現(xiàn)DOP等一些增塑劑的分子結(jié)構(gòu)類似荷爾蒙，被稱為“環(huán)境荷爾蒙”，長(zhǎng)期食用可能引起生殖系統(tǒng)異常，甚至造成畸胎、癌癥的危險(xiǎn)。檸檬酸酯、苯二甲酸直鏈醇酯、己二酸直鏈醇酯、聚酯都屬于低毒增塑劑，可取代DOP用于醫(yī)用制品和接觸食品的制品。

②鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）。烷基結(jié)構(gòu)全為直鏈，是目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)量最大的增塑劑之一，與PVC的相容性非常好，即使在低溫下制品也有較好的柔軟性，價(jià)格較低，但揮發(fā)性大，被水抽出性較大，耐久性較差。

③鄰苯二甲酸二異辛酯（DIOP）。性能略低于DOP，可作為低價(jià)代用品，是PVC糊最有用的增塑劑，有臭味。

常見鄰苯二甲酸酯類增塑劑的性能及特點(diǎn)如表3-2 所示。

二、磷酸酯類增塑劑

磷酸酯類增塑劑的通式為：

　　　　　

R¹、R²、R³是烷基、鹵代烷基或芳基，可以相同，也可以不同。磷酸酯與高分子基體的相容性一般都較好，阻燃性、電絕緣性和耐菌性比較好，是一種具有多功能的主增塑劑，但價(jià)格較貴，多數(shù)毒性較強(qiáng)。

典型代表有如下幾種：

①磷酸三甲苯酯（TCP）。與PVC相容性極好，可提高原來(lái)相容性不好物質(zhì)的相容性。它有很好的阻燃性、耐磨性、耐污染性、耐霉菌性和耐輻射性、耐久性，但是主要的缺點(diǎn)是有毒。

②磷酸三辛酯（TOP）。其相容性好，具有低溫柔軟性、阻燃性、耐菌性等特點(diǎn)，廣泛用于塑料、纖維類加工中，屬于微毒產(chǎn)品。但通常遷移性、揮發(fā)性大，加工性能不及磷酸三苯酯，可作輔助增塑劑與鄰苯二甲酸酯類并用。

③磷酸三苯酯（TPP）。白色結(jié)晶粉末，帶芳香味，相對(duì)密度為1.2，分子量為326，溶于苯、丙酮、二氯乙烷、二甲苯等有機(jī)溶劑；相容性和阻燃性良好，揮發(fā)性低，耐寒性差；用于PVC的電線電纜、天然橡膠、合成橡膠阻燃增塑制品。

④磷酸二苯異辛酯（DPOP）。無(wú)色透明液體，相對(duì)密度為1.08，分子量為362，沸點(diǎn)為375℃，相容性、阻燃性、耐低溫性及耐抽出性均好，無(wú)毒，常與DOP并用于阻燃增塑劑，不宜和硬脂酸鋇鎘穩(wěn)定體系并用。

三、脂肪族二元酸酯類增塑劑

脂肪族二元酸酯類增塑劑的結(jié)構(gòu)通式為：

　　　　　

n一般為2～11，R¹、R²是C₄～C₁₁的烷基，R¹、R²可以相同，也可以不同。在這類增塑劑中常用長(zhǎng)鏈二元酸與短鏈二元醇，或短鏈二元酸與長(zhǎng)鏈一元醇進(jìn)行酯化，使總碳原子數(shù)在18～26之間，以保證增塑劑與樹脂間有良好的相容性和低溫?fù)]發(fā)性。

主要特點(diǎn)：優(yōu)良的耐寒性、無(wú)毒、揮發(fā)性小，但與PVC的相容性較差，只能作為輔助增塑劑。

①癸二酸二辛酯（DOS）。優(yōu)良的低溫增塑劑，耐寒性極好，揮發(fā)性很低，還能在較高溫度下安全成型，但易遷移，易抽出，價(jià)格也比較高。

②己二酸二辛酯（DOA）。為聚氯乙烯、聚乙烯共聚物、聚苯乙烯、硝酸纖維素、乙基纖維素和合成橡膠的典型耐寒增塑劑，增塑效率高，受熱變色小，可賦予制品良好的低溫柔軟性和耐光性?？捎米骶勐纫蚁┑膬?yōu)良耐寒增塑劑，賦予制品優(yōu)良的低溫柔軟性，并在擠出成型時(shí)顯示優(yōu)良的潤(rùn)滑性，制品手感良好。

③壬二酸二辛酯（DOZ）。與聚氯乙烯、氯乙烯-乙酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、乙酸丁酸纖維素、硝酸纖維素、乙基纖維素等有良好的相容性。其黏度低，沸點(diǎn)高，增塑效率高，水抽出性小，揮發(fā)性和遷移性小，且具有優(yōu)良的耐熱性、耐光性、電絕緣性和穩(wěn)定性，耐寒性比己二酸二辛酯（DOA）好。本品還可單獨(dú)或與其他增塑劑配合用作丁腈橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠等合成橡膠的增塑劑。

四、環(huán)氧類增塑劑

環(huán)氧類增塑劑作為PVC增塑劑，同時(shí)又能改善制品對(duì)光和熱的穩(wěn)定性，當(dāng)與金屬皂并用時(shí)，能長(zhǎng)期發(fā)揮熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性的協(xié)同效果。其中環(huán)氧大豆油最為重要。

1.環(huán)氧大豆油（ESO）

大豆油為脂肪酸甘油酯的混合物。環(huán)氧大豆油是一種黃色油狀液體，無(wú)毒，溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑和烴類。環(huán)氧大豆油與聚酯類增塑劑并用，可以避免后者向外遷移。

環(huán)氧大豆油在常溫下為淺黃色黏稠油狀液體，在水中的溶解度<0.01%（25℃），水在該品中的溶解度為0.55%（25℃），溶于烴類、酮類、酯類、高級(jí)醇等有機(jī)溶劑，微溶于乙醇。環(huán)氧大豆油與PVC樹脂相容性好，揮發(fā)性低、遷移性小。具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性，耐水性和耐油性亦佳，可賦予制品良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐候性及電性能，且無(wú)毒性，可用于食品包裝材料。一般ESO環(huán)氧值越高，耐熱性越好，碘值越低和PVC的相容性越好，越不容易析出。用量一般為3%～5%。

2.環(huán)氧脂肪酸丁酯

因脂肪酸成分不一，環(huán)氧脂肪酸丁酯有環(huán)氧硬脂酸丁酯、環(huán)氧糠油酸丁酯、環(huán)氧大豆油酸丁酯、環(huán)氧棉籽油酸丁酯、環(huán)氧菜油酸丁酯、環(huán)氧妥爾油酸丁酯、環(huán)氧蒼耳油酸丁酯、環(huán)氧豬油酸丁酯等品種。

3.環(huán)氧脂肪酸辛酯（ED3）

因脂肪酸不同，而有不同結(jié)構(gòu)的品種，如環(huán)氧硬脂酸辛酯、環(huán)氧大豆油酸辛酯、環(huán)氧妥爾油酸辛酯等。

五、烷基磺酸苯酯增塑劑

烷基磺酸苯酯（石油酯，代號(hào)M-50、T-50）的結(jié)構(gòu)通式為：

　　　　　

該類增塑劑為PVC及氯乙烯共聚物的增塑劑，電性能和力學(xué)性能好，揮發(fā)性和毒性低，耐候性好，耐寒性較差，相容性一般，可用作主增塑劑，并部分替代鄰苯二甲酸酯，能賦予制品優(yōu)良的耐候性、物理力學(xué)性能和電絕緣性，受強(qiáng)光照射有輕微變黃的傾向，耐寒性不及DOP，主要用于PVC薄膜、人造革、電纜料、鞋底等。

六、聚酯類增塑劑

聚酯型增塑劑是聚合型增塑劑的一個(gè)主要類型，由二元酸與二元醇縮聚得到，分子量一般在800～8000之間。

聚酯增塑劑的通式為：

式中，R¹、R²分別代表原料中二元醇和二元酸的烴基。這一結(jié)構(gòu)是端基不封閉的聚酯，但為了獲得分子量穩(wěn)定的聚酯，大都采用了一元醇或是一元酸來(lái)封閉羥基。

特點(diǎn)：分子量較大，耐抽出，遷移性也較小，而且它們一般都是無(wú)毒或極低毒的化合物。

聚酯增塑劑一般塑化效率都很低、黏度大、加工性和低溫性都不好，但揮發(fā)性低、遷移性小、耐油和耐肥皂水抽出，因此是很好的耐久性增塑劑，通常需要與鄰苯二甲酸酯類主增塑劑并用。聚酯類多用于汽車、電線電纜、電冰箱等長(zhǎng)期使用的制品中。

主要品種有己二酸、癸二酸等脂肪族二元酸與一縮二乙二醇、丙二醇、丁二醇等二元醇縮聚而成的低分子量聚酯，如聚癸二酸丙二醇酯。

七、苯多酸酯增塑劑

苯多酸酯主要包括偏苯三酸酯和均苯四酸酯。苯多酸酯的揮發(fā)性低，耐抽出性與耐遷移性好，具有類似于聚酯型增塑劑的優(yōu)點(diǎn)，相容性、加工性、低溫性能等又類似于鄰苯二甲酸酯類，所以它集中了單體型增塑劑和聚酯型增塑劑兩者的優(yōu)點(diǎn)，常用于耐高溫PVC電線電纜中。它的兩個(gè)代表品種偏苯三酸三辛酯（TOTM）與均苯四甲酸四（2-乙基己基）酯（TOPM）的結(jié)構(gòu)式如下：

八、檸檬酸酯增塑劑

檸檬酸酯增塑劑的結(jié)構(gòu)通式為：

　　　　　

此類增塑劑的兩個(gè)主要品種檸檬酸三丁酯（TBC）、乙酰檸檬酸三丁酯（ATBC）已獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)作為安全、無(wú)毒增塑劑，可用于食品包裝、醫(yī)療器械、兒童玩具以及個(gè)人衛(wèi)生用品等方面，是一種較經(jīng)濟(jì)的增塑劑。

TBC因具有相容性好、增塑效率高、無(wú)毒、不易揮發(fā)、耐候性強(qiáng)等特點(diǎn)而成為替代鄰苯二甲酸酯類首選的綠色環(huán)保產(chǎn)品。在寒冷地區(qū)使用時(shí)仍保持好的撓曲性，又耐光、耐水、耐熱，熔封時(shí)熱穩(wěn)定性好且不變色，安全經(jīng)久耐用，適用于食品、醫(yī)藥物品包裝、血漿袋及一次性注射輸液管等。TBC還有抗菌作用，不滋生細(xì)菌，同時(shí)具有阻燃性。對(duì)PVC、PP、纖維素樹脂都可增塑，其相容性好；TBC與其他無(wú)毒增塑劑共用可提高制品硬度，尤其對(duì)軟的纖維醚更為適用。ATBC比TBC的毒性更小，ATBC作為主增塑劑，溶解性強(qiáng)，耐油和耐光性好，并有很好的抗霉性。它與大多數(shù)纖維素、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯等有良好的相容性，主要用作纖維素樹脂和乙烯基樹脂的增塑劑。

九、含氯增塑劑

①氯化石蠟。含氯量30%～70%，作為增塑劑有含氯42%和52%兩種類型，與PVC類似結(jié)構(gòu)的增量型增塑劑，揮發(fā)性低、阻燃及電絕緣性優(yōu)良，但光澤度和拉伸強(qiáng)度、耐寒性、耐候性及相容性較差，加入0.2份酚類穩(wěn)定劑可提高熱穩(wěn)定性。作為PVC的輔助增塑劑，取代一部分主增塑劑，含氯70%的氯化石蠟可作為阻燃劑。氯化石蠟多用于電纜料、地板料、軟管、人造革等，并可作為丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠和聚氨酯橡膠的阻燃增塑劑。

②氯化聯(lián)苯。由聯(lián)苯氯化而制得，有特殊臭味。有含氯量為18%的單氯代聯(lián)苯，也有含氯量71%的十氯代聯(lián)苯，這些衍生物在室溫下多為黏度不等的液體，而八氯代聯(lián)苯和十氯代聯(lián)苯為白色結(jié)晶固體。氯化聯(lián)苯主要用于醇酸樹脂油性漆和硝酸纖維素瓷漆，增塑效率高，并賦予漆膜良好的柔韌性、耐水性和黏合性；用于PVC增塑可提高制品的力學(xué)性能、耐水性、阻燃性和電絕緣性，通常多與DBP協(xié)調(diào)使用。

含氯增塑劑不環(huán)保，多用于阻燃要求較高的電線電纜料或其他環(huán)保衛(wèi)生要求不高的制品中，其他PVC制品應(yīng)盡量少用。