增塑劑簡介

增塑劑是在工業生產上被廣泛使用的高分子材料助劑，又稱塑化劑。凡是添加到聚合物材料中能使聚合物塑性增加的物質都稱為增塑劑。增塑劑的使用可以改善高分子材料的性能，降低生產成本，提高生產效益。是一類重要的化工產品添加劑，作為助劑普遍應用于塑料制品、混凝土、泥灰、水泥、石膏、化妝品及清洗劑等材料中，特別是在聚氯乙烯塑料制品中，為了增加塑料的可塑性和提高塑料的強度，需要添加鄰苯二甲酸酯，其含量有時可達產品的50%。
增塑劑種類很多，主要有脂肪族二元酸酯類、苯二甲酸酯類（包括鄰苯二甲酸酯類、對苯二甲酸酯類）、苯多酸酯類、苯甲酸酯類、多元醇酯類、氯化烴類、環氧類、檸檬酸酯類、聚酯類等多種。狹義的增塑劑主要是指鄰苯二甲酸酯類物質，是鄰苯二甲酸形成的約30種酯類的統稱，目前它是增塑劑的主體，主要由1個剛性平面芳環和2個可塑非線性脂肪鏈組成。增塑劑的種類不同對制品的性能影響有差異，在實際生產中極少單獨使用一種增塑劑，常幾種增塑劑混用，性能互補，達到良好的塑化效果。
增塑劑的作用主要是減弱樹脂分子間的次價鍵，增加樹脂分子鍵的移動性，降低樹脂分子的結晶性，增加樹脂分子的可塑性，使其柔韌性增強，容易加工。增塑劑通常在結構上具有極性或部分具有極性，是高沸點、難揮發與聚合物有良好互溶性的液體或低熔點固體。增塑劑分布在大分子鏈之間，能降低分子間作用力， 使聚合物熔融溫度及熔體粘度降低，從而降低其成型加工溫度；并使聚合物制品具有柔軟性、彈性及耐低溫性能。
增塑劑分為主、副增塑劑兩大類，主增塑劑的作用是與樹脂很好的相容，其滲透性小、揮發性低，可提高塑化效率。常用的主增塑劑有鄰苯二甲酸酯類和磷酸酯類。副增塑劑又稱為輔助增塑劑，其主要作用是與主增塑劑并用，以達到降低成本的作用，常用副增塑劑有脂肪族二元酸酯等耐寒型和環酯增塑劑。
增塑劑在少量添加時對材料機械強度的影響不明顯，還有材料添加少量增塑劑時，機械強度反而較高，是所謂反增塑現象。一般認為，反增塑現象是加入少量增塑劑后，大分子鏈活動能力增大，使分子有序化產生微晶的效應。加少量的增塑劑的硬制品，其沖擊強度反而比沒有加時小，但加大到一定劑量后，其沖擊強度就隨用量的增大而增大，滿足普適規律了。此外，增加增塑劑，制品的耐熱性和耐腐蝕性均有下降。因此，一般硬制品不加增塑劑或少加增塑劑。有時為了提高加工流動性才加入幾份增塑劑。而軟制品則需要加入大量的增塑劑，增塑劑量越大，制品就越柔軟。增塑劑總量，應根據對制品的柔軟程度要求及用途、工藝及使用環境不同而不同。
增塑劑在樹脂中使用時，其與樹脂的極性不同，其作用機理也不相同。其中有機理主要有兩個效應。
1.體積效應
這種效應主要是對非極性增塑劑而言，它的作用方式為插入樹脂的分子鏈中間，增大分子之間的距離，從而削弱分子之間的作用力，降低熔融粘度，增加分子鏈的柔順性，此類增塑劑的加入量越多，其體積效應越大，而且長鏈形狀結構增塑劑的體積效應比環狀結構增塑劑大。
2. 屏蔽效應
這種效應主要是針對極性增塑劑而言，其作用方式為用極性增塑劑與極性聚合物之間的相互作用代替了聚合物分子之間的極性引力，從而削弱了分子間的作用力，這種增塑作用稱為屏蔽效應。
增塑劑主要有以下幾項性能：增塑效率、相容性、耐寒性、耐久性、耐熱性、絕緣性、阻燃性及衛生性等。
增塑效率：增塑劑對聚合物的增塑能力大小或增塑效果好壞，不同增塑劑增塑效率大小是一個相對概念。增塑效率一般用改變定量柔性指標所需加入增塑劑量的多少來評定，增塑劑加入量越少，其增塑效率越高。一般的分子量的增塑劑較高分子量增塑劑對PVC的增塑效率高，而隨增塑劑分子極性增加，烷基支鏈化程度和芳環結構增多都使增塑效率下降。
常用增塑劑的增塑效率順序為：DBS>DBP>DOS>DOA>DOP>DIOP>M-50>TCP>PCl-50。
相容性：指增塑劑與聚合物的相容能力，同一增塑劑對不同極性聚合物的相容性不同。
常用增塑劑與PVC相容性順序為：DBS>DBP>DOP>DIOP>DNP>ED3>DOA>DOS>氯化石蠟。
耐寒性：指增塑劑增塑制品的耐低溫性能。增塑劑的耐寒性與其結構有關，以亞甲基（—CH2—）為主體的脂肪族二元酸酯的耐寒性較好，是一類較常用的耐寒增塑劑，而含環狀和支化結構的增塑劑因低溫下在聚合物中運動困難而使其耐寒性極佳。
常用增塑劑的耐寒性順序為：DOS>DOZ>DOA>ED3>DBP>DOP>DIOP>DIDP>DNP>M-50>TCP。
耐久性：指增塑劑在增塑制品中的持久性存在的能力。主要包括耐遷移性、耐抽出性及耐揮發性等。
耐遷移性增塑劑的遷移性包括兩個方面：一是增塑劑由制品內部向外部表層滲出；二是增塑劑向與其接觸固體轉移。增塑劑的遷移與其相容性有關，相容性越差則遷移性越大。另外，分子量大、含有支鏈或環狀結構增塑劑耐遷移性好。
耐抽出性：指增塑劑擴散到與之接觸的液體介質中的傾向。介質主要有水、溶劑、洗滌劑及潤滑油等。就耐油、耐溶劑性而言，非極性烷基所占比重較大的增塑劑耐抽出性差，苯基、酯基及支化程度高的增塑劑耐抽出性好；而耐水性則與上述正好相反，聚酯類是耐抽出性優良的增塑劑品種。
耐揮發性：指增塑劑受熱時，從制品表面向空氣中擴散的傾向。增塑劑的揮發性與其分子量有關，一般分子量越小，其揮發性越大。從分子結構來看，直鏈烷基結構較支鏈烷基結構增塑劑的耐揮發性好；分子內含有環狀等大體積基團的增塑劑耐揮發性好。一般聚酯類、環氧類、DIOP、TCP及季戊四醇等增塑劑的耐揮發性好。
絕緣性：增塑劑的絕緣性不如PVC樹脂，隨著增塑劑加入量的增大，PVC電絕緣性下降。在PVC絕緣制品選用增塑劑時，要注意其絕緣性。
常用增塑劑的絕緣性順序為：TCP>DNP>DOP>M-50>ED3>DOS>DBP>DOA。
衛生性：指增塑劑的毒性，大部分增塑劑都無毒或低毒，環氧類和檸檬酸酯類為無毒增塑劑，苯二甲酸酯類和二元羧酸類為低毒增塑劑，但DOP、DOA有致癌嫌疑；磷酸酯類增塑劑大都有毒，只有磷酸二苯2-乙基己酯例外；氯化石蠟也屬有毒類增塑劑。
阻燃性：磷酸酯類和氯化石蠟類屬于阻燃增塑劑，其阻燃性順序為：TCP>TPP>TOP>DPOP。