第四節　增塑劑的選用

一、增塑劑選擇要求

要得到綜合性良好且成本合理的軟聚氯乙烯產品就要滿足以下增塑劑的選擇要求：

①與PVC樹脂有良好的相容性，有利于獲得結構與質量穩定的PVC產品。預測PVC增塑劑相容性最常用的方法有兩種，一種是對照溶解度參數，另一種是參考介電常數，凡是溶解度參數為8.7～10.7的增塑劑應能與PVC樹脂有較好的相容性能。增塑劑介電常數（ε）與PVC 樹脂的兼容關系是：如果ε值在4.95～7.95范圍內則有中等程度的滲出，如果ε值在4.0～4.5或8.0～8.25范圍內則大量滲出。

②對PVC樹脂有高的塑化效率。能以最少的增塑劑獲得最合理的塑化加工條件和最佳的柔軟制品。

③在PVC制品中有良好的耐久性和存留性。包括低的揮發性、對有機溶劑和水等的抽出性、對性質相似固體的低遷移性等；較高的熱穩定性能賦予PVC摻混物良好的加工性。

④良好的耐候性和對環境作用的穩定性。包括熱穩定性、耐霉菌性和對輻射的化學穩定性。

⑤能滿足確定用途所需的特效性。如電絕緣性、阻燃性、耐燃性和耐寒性等。

⑥無味、無臭、無色、無毒和無污染，容易獲得，價格低廉。

二、選用增塑劑需考慮的其他因素

選擇PVC增塑劑除了以上要求外還要考慮增塑劑的衛生性。衛生性指的是塑料制品或塑料助劑和人接觸（包括直接接觸和間接接觸）過程中符合衛生要求程度。特別是對用于食品藥品的儲存、包裝及家具、玩具等方面，要求無毒或低毒。

到目前為止，DOP因其綜合性能好價格適中等因素而占據著PVC增塑劑主位。添加比例越大，制品越柔軟，PVC軟化點下降越多，流動性能越好，但添加過多會導致增塑劑滲出。DOP與PVC樹脂相容性好，耐寒性也優良，塑化效率高，不同增塑之間有相容性和互補性，因此提高增塑劑復配技術會取得更好效果。

作為主增塑劑的鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）被美國癌癥研究所（NCD）懷疑有致癌作用后，其使用范圍受到限制，在歐盟、美國、日本和韓國被禁止使用。人們在尋找和研究比DOP更安全、性能更好的代用品。

①檸檬酸酯增塑劑。檸檬酸酯的兩個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FDA批準作為安全、無毒增塑劑，我國也建議在包裝材料中使用。

TBC因具有相容性好、增塑效率高、無毒、不易揮發、耐候性強等特點而廣受關注，成為首選替代鄰苯二甲酸酯類的綠色環保產品。它在寒冷地區使用仍能保持好的撓曲性，又耐光、耐水、耐熱，熔封時熱穩定性好且不變色，安全經久耐用，適用于食品、醫藥物品包裝、血漿袋及一次性注射輸液管等。TBC對PVC、PP、纖維素樹脂均可增塑，其相容性好；TBC與其他無毒增塑劑共用可提高制品硬度，尤其對軟的纖維醚更為適用；TBC具有無毒及抗菌作用，不滋生細菌，還有阻燃性，因此它在乙烯基樹脂中用量甚大；TBC在玩具塑料中用量也非常大。

ATBC為無毒、無味主增塑劑，ATBC比TBC的毒性更小。ATBC作為主增塑劑具有溶解性強，耐油性、耐光性好，并有很好的抗霉性，主要用作纖維素樹脂和乙烯基樹脂的增塑劑。經其增塑的塑料制品加工性能優良，熱合性好，二次加工方便，特別適合作為兒童玩具主增塑劑使用。在醫用制品方面，ATBC無毒，水抽出率低，對人體沒有潛在危害，經其增塑的醫用制品耐高溫、低溫性能好。

②偏苯三酸類增塑劑。偏苯三酸類增塑劑系列產品包括偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三（810）酯、偏苯三酸三甘油酯等。增塑劑偏苯三酸三辛酯（TOTM），通常用偏苯三酸酐（偏酐）和辛醇（2-乙基己醇）制得。

TOTM具有良好的耐熱性、低揮發性、耐寒性、電絕緣性、耐油性及可加工性，熱穩定性較聚酯增塑劑優，唯耐油性不及聚酯增塑劑。

③均苯四酸四辛酯。均苯四酸四辛酯（TOPM）一般是一元酯、二元酯、三元酯和四元酯的混合物，在醫用塑料制品中使用，取得了良好的效果。當前在醫用塑料制品中使用得最多的還是均苯四酸四辛酯（TOPM）。

TOPM用作醫用塑料制品的增塑劑具有比TOTM及DOP小得多的毒性，可改進增塑效能和增加制品的使用壽命，它是迄今毒性最低的增塑劑。

④二甘醇二苯甲酸酯。二甘醇二苯甲酸酯簡稱DEDB，具有相容性好、耐寒性好、抗靜電性、抗污染性能顯著、熱穩定性突出、揮發性低、耐光變色性好等特點，而且毒性低，LD₅₀為5.44g/kg。國外有關食品、化妝品、醫藥等管理部門認為DEDB是一種可以用于接觸食品包裝材料的安全性較大的助劑。使用性能與DOP相當，可作為聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯等許多樹脂的增塑劑。

DEDB分子鏈中含有苯環結構，使它的分子量增加分子極性增大，與PVC、聚乙酸乙烯等相容性好，增塑效率高，耐污染和耐持久性好，其耐油性、耐溶劑抽出性好，經測試拉伸強度為20MPa，斷裂伸長率為25%。

⑤二丙二醇二苯甲酸酯。二丙二醇二苯甲酸酯（DPGDB）也叫一縮二丙二醇二苯甲酸酯。本品為無毒增塑劑，美國食品和藥物管理局批準可用于食品行業。DPGDB的主要優點為用量少、塑化溫度低、工藝性能好、制品尺寸穩定，且成本低廉。除用于PVC地板鋪面材料等大量PVC制品外，在熱固性塑料、橡膠制品、涂料、黏合劑、填料方面都有廣泛的用途，市場需求迫切。

DPGDB揮發性較低，作為PVC主增塑劑時顯示出突出的力學性能、優良的抗煤油抽出性、較好的塑化溫度和良好的加工性能，還是具有優良性能的耐污染增塑劑，特別適合用于地板料和床料。DPGDB與高聚物摻混，不會在制品表面滲出形成滴液或液膜，也不會形成晶狀表面硬殼。它也是聚乙酸乙烯酯等的理想增塑劑，同時可以作為澆注型聚氨酯橡膠、聚氨酯涂料的增塑劑。

⑥對苯二甲酸二辛酯。對苯二甲酸二辛酯［即對苯二甲酸二（2-乙基己）酯，縮寫為DOTP］除塑化性能略低于DOP外，其他物理機械性能均優于DOP，因此比DOP有更廣泛的用途。

與DOP相比，DOTP的電氣絕緣性能更佳，體積電阻率是DOP的十幾倍，受熱后電性能穩定，在相同條件下揮發殘留量僅為DOP的一半，同時增塑PVC樹脂的低溫柔性、耐低溫性都比較好，特別適合制備耐高溫聚氯乙烯電纜料。國外在70℃級電纜料中已普遍使用DOTP，而DOP只能達到65℃級電纜料的要求，不能滿足國際電工委員會（IEC）規定的70℃級電纜標準。為了與國際接軌，我國電纜行業全面推行IEC 277—1979標準，因而必將促進DOTP等耐高溫增塑劑的生產和應用。

⑦癸二酸二正己酯。癸二酸二正己酯（DHS）由于具有揮發性低、無色、無毒、黏度低等特點，可作為許多合成橡膠的低溫增塑劑及硝基纖維素、乙烯基樹脂和丁苯橡膠的耐寒輔助增塑劑，用于農用薄膜、電線、薄板、人造革、戶外用水管以及冷凍食品、醫藥包裝的生產。

⑧環氧大豆油。環氧大豆油（ESO）是無毒、無味的聚氯乙烯增塑劑兼穩定劑，對光、熱有良好的穩定作用，且相容性好，揮發性低，遷移性小。它既能吸收聚氯乙烯樹脂在分解時放出的氯化氫，又能與聚氯乙烯樹脂相容，幾乎可以用于所有的聚氯乙烯制品，包括無毒和透明制品。在要求耐候性高的農用薄膜中加入環氧大豆油可明顯延長薄膜的使用壽命。使用環氧大豆油不僅使塑料制品的成本降低，而且塑料制品的各項物理性能有不同程度的提高，如耐加工性、耐熱老化性、耐折性等。

三、增塑劑的選用原則

1.主、輔增塑劑協同選用

主增塑劑和輔增塑劑，保持各自的優勢，產生協同作用，其中主增塑劑是必不可少的。主增塑劑為一些與PVC樹脂相容性好、增塑效率高、大量加入也不析出的一類增塑劑，常用的主增塑劑為苯二甲酸酯類和磷酸酯類。在一些特殊領域，TOTM和EPS等也可作為增塑劑使用。在一個具體的PVC配方中，往往幾種主增塑劑并用，優勢互補；主增塑劑可以單獨使用，但最好與輔增塑劑協同加入，這樣搭配增塑效果會更好。

輔增塑劑一般不單獨使用，需與主增塑劑協同加入，才可達到增塑的目的。輔增塑劑除具有增塑作用外，往往具有自己特有的特點，如耐寒性、耐熱性、阻燃性及低成本等。輔增塑劑的主要品種有脂肪族二元酸酯類、環氧類、聚酯類、石油苯磺酸酯及檸檬酸酯等。

（1）PVC刮涂法人造革配方

（2）PVC搪塑玩具娃娃配方

PVC（乳液）　　　70　　　

PVC（SG-3）　　　30

DOTP　　　55　　　

環氧大豆油　　　5

Ca/Zn　　　3　　　

硫醇錫　　　0.5

碳酸鈣　　　5～20　　　

抗氧劑　　　0.3

（3）PVC回轉成型耐寒制品配方

PVC（乳液）　　　90　　　

PVC（SG-3）　　　10

DOP　　　90　　　

DOA　　　20

環氧化酯　　　5　　　

Ca/Zn　　　3

潤滑劑　　　0.5　　　

復合抗氧劑　　　0.3

2.按制品的軟、硬程度選用

PVC制品的軟、硬程度不同，所需增塑劑的用量也不同。常用范圍如下：硬制品增塑劑的用量為0～5份；半硬制品增塑劑的用量為5～25份；軟制品增塑劑的用量為25～60份；糊制品增塑劑的用量為60～100份。

（1）PVC插頭配方

PVC　　　100　　　

ACR-LS　　　4

DOTP　　　5　　　

環氧大豆油　　　3

有機錫　　　1　　　

CaSt　　　1.5

碳酸鈣　　　10　　　

ZnSt　　　1

潤滑劑　　　0.2～0.5　　　

抗氧劑　　　0.3

（2）PVC農用無滴大棚膜配方

PVC　　　100　　　

DOP　　　34

有機錫　　　1　　　

環氧硬脂酸丁酯　　　3

ZnSt　　　1　　　

CaSt　　　2

水楊酸苯酯　　　0.3　　　

硬脂酸甘油單酯　　　4

抗氧劑　　　0.3

（3）PVC醫用膜配方

PVC（衛生級）　　　100　　　

DOP　　　45

環氧大豆油　　　5　　　

京錫8831　　　1

CaSt　　　0.5　　　

HSt　　　0.3

抗氧劑　　　0.3

（4）PVC普通軟管配方

PVC　　　100　　　

DOP　　　30

DBP　　　20　　　

二鹽　　　2

PbSt　　　1.2　　　

CdSt　　　0.6

BaSt　　　0.4　　　

潤滑劑　　　0.5

抗氧劑　　　0.3

3.按制品的性能要求選用

（1）耐寒類PVC制品　作為耐寒性增塑劑使用的主要有脂肪酸二元酸酯、直鏈醇的鄰苯二甲酸酯、二元醇的脂肪酸酯以及環氧脂肪酸單酯等。常選用脂肪族二元酸酯類增塑劑與主增塑劑搭配，其中以DOS的耐寒性最好。N，N-二取代脂肪酸酰胺、環烷二羧酸酯以及氯甲氧基脂肪酸酯等也是低溫性能優良的耐寒增塑劑。

由于一般耐寒增塑劑與PVC的相容性都不十分好，實際上只能作為改善耐寒性的輔助增塑劑使用，其用量通常為主增塑劑的5%～20%，如DOS一般以不超過8份為宜。

研究指出，以改善薄膜耐寒性及低溫伸長為目的時，使耐寒增塑劑與六甲基磷酸三胺并用為佳。因為六甲基磷酰三胺雖本身不是耐寒增塑劑，但它可以有效地降低各種增塑劑的凝固點，達到強化薄膜耐寒效果的目的。

①PVC耐寒農用薄膜配方

PVC　　　100　　　

DOP　　　　　35

DOS　　　8　　　

PDOP　　　　　5

CPE　　　15　　　

抗氧劑雙酚A　　　　　0.2

硬脂酸鋇　　　1.5　　　

環氧化四氫鄰苯二甲酸酯　　　　　5

硬脂酸鈣　　　1　　　

硬脂酸　　　　　0.2

碳酸鈣　　　5　　　

抗氧劑　　　　　0.3

②耐寒PVC電線電纜配方

PVC　　　100　　　

DIOP　　　18

DOS　　　30　　　

石油磺酸苯酯　　　18

炭黑　　　0.5　　　

硬脂酸鋇　　　1

硬脂酸鉛　　　0.5　　　

碳酸鈣　　　5

抗氧劑1010　　　0.3

③耐寒PVC人造革地板配方

PVC　　　100　　　

鄰苯二甲酸二異辛酯DIOP　　　50

DOS　　　30　　　

三鹽/二鹽　　　4

碳酸鈣　　　30　　　

BaSt/ZnSt　　　1

抗氧劑1010　　　0.3

（2）無毒類PVC制品　對無毒要求不高時，可選OPOP。近年來發現DOP及DOA有致癌嫌疑，建議盡可能改用DHP、DNP及DIDP代替；對無毒要求十分苛刻時，盡量選用環氧類和檸檬酸酯類增塑劑。

①PVC無毒透明片配方

PVC　　　100　　　

京錫8831　　　3

環氧大豆油　　　3～5　　　

MBS　　　3～10

潤滑劑　　　0.2～0.4　　　

抗氧劑　　　0.3

②PVC無毒透明軟管配方

PVC（衛生級）　　　100　　　

檸檬酸酯類　　　5

CaSt　　　0.5

ZnSt　　　0.5

環氧大豆油　　　5

Hst　　　0.5

潤滑劑　　　0.2　　　

抗氧劑　　　0.3

（3）農用PVC制品　不選DBP和DIBP，它們對農作物有毒害作用。

（4）耐高溫PVC制品　選用耐高溫增塑劑，如TOTM 、TCP、DIDP、DNP、聚酯類及季戊四醇類等。其中以TOTM為最佳，耐熱性可與聚合型增塑劑相媲美，但價格昂貴。季戊四醇類塑化作用較差，但價格便宜。TOTM與季戊四醇酯混合使用，具有協同效應，可適當提高使用溫度，降低成本。耐熱溫度大于105℃的選用聚酯類增塑劑。它具有很好的耐久性，揮發性很低，耐水蝕性能好。高分子量的聚酯增塑劑比低分子量的要難加工，價格較貴。

①PVC耐熱（105℃）護層電纜料配方

PVC　　　100　　　

TOTM　　　60

三鹽　　　3　　　

二鹽　　　2

CaSt　　　0.6　　　

ZnSt　　　0.4

碳酸鈣　　　10　　　

雙酚A　　　0.3

②105℃電線電纜料基本配方

PVC　　　100　　　

TOTM　　　15

305酯　　　20　　　

TCP　　　5

三鹽　　　3　　　

二鹽　　　2

碳酸鈣　　　10　　　

抗氧劑1010　　　0.3

其他　　　8

（5）絕緣類PVC制品　應選用耐熱和絕緣類增塑劑，耐熱類如TOTM、TCP及DPOP等，絕緣類如DIDP、DOTP及M-50等。阻燃類PVC制品選用磷酸酯類增塑劑，可兼有阻燃效果。

①PVC普通絕緣級電纜料配方

PVC　　　100　　　

DOP　　　25

CaSt　　　3　　　

DOS　　　15

ZnSt　　　2　　　

CaCO₃　　　4

抗氧劑雙酚A　　　0.3　　　

煅燒陶土　　　6

②PVC普通護層級電纜料配方

PVC　　　100　　　

DIDP　　　30

TCP　　　12　　　

DOP　　　13

三鹽　　　3　　　

二鹽　　　2

CaSt　　　1　　　

CaCO₃　　　8

抗氧劑1010　　　0.3

（6）低成本PVC制品　選用石油酯類廉價增塑劑。

①低成本環保UL105電纜料配方

PVC（SG-5）　　　100　　　

TOTM　　　25

305酯　　　15　　　

TCP　　　5

三鹽/二鹽　　　5　　　

三氧化二銻　　　3

煅燒陶土　　　10　　　

活性碳酸鈣　　　60

潤滑劑　　　適量　　　

抗氧劑1010　　　0.3

②低成本電纜料基礎配方

PVC　　　100　　　

DOP　　　38

環氧大豆油　　　3　　　

碳酸鈣　　　30

三鹽　　　4　　　

二鹽　　　2

抗氧劑1010　　　0.3

③低成本PVC 地板料配方

廢聚氯乙烯　　　100　　　

輕質碳酸鈣　　　200～300

三鹽　　　3　　　

二鹽　　　2

硬脂酸潤滑劑　　　2　　　

染料　　　適量

抗氧劑1010　　　0.3