大多數(shù)人們對(duì)于增塑劑的認(rèn)知只是停留在塑料制品助劑上，對(duì)于增塑劑原理更是知半解，了解增塑劑原理可以在很大程度上助益生產(chǎn)率，那么，接下來(lái)蘇州辰英小編就帶大家來(lái)詳細(xì)了解下增塑劑原理知識(shí)。

  增塑劑的增塑原理

  關(guān)于增塑劑的增塑機(jī)理已經(jīng)爭(zhēng)論了近半個(gè)世紀(jì)。人們用潤(rùn)滑、凝膠、自由體積等理論來(lái)給予解釋。
  1．潤(rùn)滑理論
  增塑劑起界面潤(rùn)滑劑的作用，是因聚合物大分子間具有作用力，增塑劑的加入能促進(jìn)聚合物大分子間或鏈段間的運(yùn)動(dòng)，甚至當(dāng)大分子的某些部分締結(jié)成凝膠網(wǎng)狀時(shí)，增塑劑也能起潤(rùn)滑作用而降低分子間的摩擦力，使大分子鏈能相互滑移，即增塑劑產(chǎn)生了內(nèi)部潤(rùn)滑作用。
  此理論能解釋增塑劑的加入使聚合物黏度減小、流動(dòng)性增加、易于成型加工以及聚合物的性質(zhì)不會(huì)明顯改變的原因，但單純的潤(rùn)滑理論，還不能說(shuō)明增塑過(guò)程的復(fù)雜機(jī)理，而且還可能與塑料的潤(rùn)滑作用原理相混淆。
  2．凝膠理論
  凝膠理論認(rèn)為，聚合物抗形變是由于內(nèi)部存在著三維蜂窩狀結(jié)構(gòu)或者凝膠所致。這種凝膠是聚合物分子鏈間或多或少發(fā)生粘著而形成的。由于分子吸咐點(diǎn)常集中在塊，因此軟質(zhì)塑料或者硬質(zhì)塑料中的蜂窩是很小的。這種蜂窩彈性小，很難通過(guò)物體內(nèi)部的移動(dòng)使其變形。增塑劑進(jìn)入樹(shù)脂中，沿高分子鏈產(chǎn)生許多吸咐點(diǎn)，通過(guò)新的吸咐而破壞原來(lái)的吸引力，并替代了聚合物分子內(nèi)的引力中心，使分子容易移動(dòng)。

  3．自由體積理論
  增塑劑加入后會(huì)增加聚合物的自由體積。所有聚合物在玻璃化溫度Tg時(shí)的自由體積是定的，增塑劑的加入使大分子間距離增大，體系的自由體積增加，聚合物的黏度和丁。下降，塑性增大。
  顯然增塑的果與加入增塑劑的體積成正比，但它不能解釋許多聚合物在增塑劑量低時(shí)所發(fā)生的反增塑現(xiàn)象等。
  上述三種理論在定范圍內(nèi)解釋了增塑原理，但迄今還沒(méi)有套完整的理論來(lái)解釋增塑的復(fù)雜原理。普遍認(rèn)為高分子材料的增塑是增塑劑分子插入到聚合物分子鏈間，削弱了聚合物分子鏈間的引力即范德華力，增加了聚合物分子鏈的移動(dòng)性，降低了聚合物分子鏈的結(jié)晶度，從而使聚合物的塑性增加。表現(xiàn)為聚合物的硬度、軟化溫度和玻璃化溫度下降，而伸長(zhǎng)率、曲撓性和柔韌性提高。
  以鄰苯二甲酸二丁酯DBP為例，當(dāng)聚合物中加入增塑劑時(shí)，在聚合物增塑劑體系中，存在著如下幾種作用力：
  ①聚合物分子與聚合物分子間的作用力；
  ②增塑劑本身分子間的作用力；
  ③增塑劑與聚合物分子間的作用力。
  通常，增塑劑系小分子，其分子間作用力很小，可不考慮。關(guān)鍵在于聚合物分子間作用力的大小。若是非性聚合物，則其分子間作用力也很小，增塑劑易插入其間，并能增大聚合物分子間距離，削弱分子間作用力，起到很好的增塑作用；反之，若是性聚合物，則其分子間作用力很大，增塑劑不易插入，需通過(guò)選用帶性基團(tuán)的增塑劑，讓其性基團(tuán)與聚合物的性基團(tuán)作用，代替聚合物性分子間作用，使增塑劑與聚合物分子間的作用力增大，從而削弱大分子間的作用力，達(dá)到增塑的目的。

  此外，增塑劑按其作用原理和作用方式，可分為內(nèi)增塑和外增塑兩種。

  內(nèi)增塑劑原理：在聚合物的聚合過(guò)程中引入二單體，由于二單體共聚在聚合物的分子結(jié)構(gòu)中，故降低了聚合物分子鏈的結(jié)晶度。內(nèi)增塑的另類型是在聚合物分子鏈上引入支鏈(或取代基或接枝的分支)。而支鏈可以降低聚合物鏈與鏈之間的作用力，從而增加了塑料的塑性。由于二單體與聚合物鏈段具有穩(wěn)定的化合結(jié)合，所以不被介質(zhì)所抽出，但從工藝和成本上考慮，內(nèi)增塑劑的使用溫度范圍比較窄，而且必須在聚合過(guò)程中加入，通常僅用于略可撓曲的塑料制品中。
  外增塑劑原理：借助于某些具有溶劑化能力的低分子物質(zhì)，摻入到樹(shù)脂分子間，增大分子間的距離，以達(dá)到降低樹(shù)脂分子間引力，增塑的結(jié)果是分子間的引力降低，使被增塑的樹(shù)脂變得柔軟，同時(shí)降低樹(shù)脂加工溫度。

  常見(jiàn)增塑劑作用原理

  氯化石蠟作為增塑劑的原理：
  氯化石蠟用于聚氯乙烯的塑化只是起到輔助作用,只有與其它主增塑劑(如DOP、DBP)配合使用,才能使它顯示出種與增塑劑類似的使塑料產(chǎn)生柔軟性能的果,從而使主增塑劑的增塑性能得以充分發(fā)揮。如生產(chǎn)人造革所用的PVC,若單使用主增塑劑DOP或DBP,雖然凝膠化溫度低,可以節(jié)省能耗,但易揮發(fā)。汽車工業(yè)中若使用這種PVC人造革,在氣候炎熱時(shí),DOP會(huì)揮發(fā)出來(lái),造成車內(nèi)的玻璃上會(huì)出現(xiàn)霧,再有PVC塑料有阻燃性,但加入DOP或DBP后就會(huì)使增塑的PVC變得易著火,加人定量的氯化石蠟后,這些缺點(diǎn)都會(huì)被克服。同時(shí),加入氯化石蠟后的體積電阻率比單使用DOP時(shí)要高出2-3倍。
  合成植物酯原理：
  合成植物酯主要應(yīng)用在DOP和在些低分子量增塑劑添加比較多的情況下的使用。目前市場(chǎng)上有這樣個(gè)難題不好解決，就是產(chǎn)品中的增塑劑在高溫加工的情況下容易揮發(fā)，隨著時(shí)間流逝也會(huì)往外遷移。包括此前曾出現(xiàn)的某品酒里面含有增塑劑的風(fēng)波，其原理是因?yàn)榫凭欠N有機(jī)溶劑，會(huì)把塑料制品里面的增塑劑給溶解到酒中。而我們此次推出的新型的增塑劑有個(gè)非常長(zhǎng)的碳鏈，可以固定低分子量的增塑劑，使之很難往外遷移，尤其在高溫情況再可保證PVC軟制品的使用壽命更長(zhǎng)。這款增塑劑如果是用在生活用品里面，對(duì)人體身體健康可以起到個(gè)保護(hù)，還可以延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，用在電纜料里面還可以成倍的增加體積電阻。
  耐寒增塑劑的作用原理：
  （1）當(dāng)增塑劑與樹(shù)脂起熔融時(shí)，增塑劑的作用原理的小分子便會(huì)插人到聚合物分子鏈之間，削弱了聚合物分子鏈間的引力，增塑劑的作用原理增大了它們之間的距離，結(jié)果增加了聚合物分子鏈的移動(dòng)可能，降低了聚合物分子鏈間的纏結(jié)，使樹(shù)脂在較低的溫度下就可發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變，從而使塑料的塑性增加。 由此可見(jiàn)，耐寒增塑劑的作用原理聚合物分子鏈之間的引力和纏結(jié)是對(duì)抗塑化作用的大原因。
  （2）聚合物的分子結(jié)構(gòu)也影響聚合物分子鏈間的引力，別是聚合物分子鏈上各基團(tuán)的性質(zhì)，具有強(qiáng)性基團(tuán)的分子鏈間作用力大，具有非性基團(tuán)的分子鏈間作用力小，為了使具有強(qiáng)性基團(tuán)的聚合物易于成型，可以加人耐寒增塑劑，耐寒增塑劑的性基團(tuán)會(huì)與聚合物性基團(tuán)相互作用，從而削弱了聚合物間的引力， 也就達(dá)到了增塑的目的。

 

  PVC環(huán)保增塑劑的應(yīng)用原理
  對(duì)于聚氯乙烯樹(shù)脂來(lái)說(shuō)，是強(qiáng)性聚合物，它們之間的分子作用力非常大，因此熔融溫度、軟化溫度相對(duì)較高，只有達(dá)到160-210C才 能完成加工。另外，在聚氯乙烯分子中，如果采取取代氣的方式，可能造成聚氯乙烯樹(shù)脂的稀酸鹽溢出現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)降解反應(yīng)。因此，采用聚氣乙烯材料，如果出現(xiàn)溫度增加、熱不穩(wěn)定等現(xiàn)象，則產(chǎn)生稀酸鹽溢出問(wèn)題。如果是純聚氯乙烯，則溫度為120C左右即開(kāi)始發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而加速聚氣乙烯的降解速度。應(yīng)用增塑劑，主要將性增塑劑分子插進(jìn)入聚氯乙烯樹(shù)脂中，加大各個(gè)分子之間的距離。此時(shí)，增塑劑與聚氯乙烯分子鏈的性部分將產(chǎn)生相互作用,熔體黏度有所降低，可保證分子鏈柔順性的增強(qiáng)。這樣，即使在冷卻狀態(tài)下，聚氯乙烯增劑體系也可在原有位置保留，進(jìn)而降低聚氯乙烯的分子作用力。
  對(duì)于增塑劑來(lái)說(shuō)，其加入的量越大，體積應(yīng)將隨之增加;同時(shí)，長(zhǎng)鏈條的結(jié)構(gòu)形狀增塑劑體積將大于環(huán)狀結(jié)構(gòu)的增塑劑。因此，聚合物分子鏈之間的結(jié)晶度與引力產(chǎn)生直接的抗塑化作用，并與聚合物的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。例如，通過(guò)加入增塑劑，可以弱化聚氯乙烯分子鏈之間的作用力，將聚氯乙烯塑料中的流動(dòng)溫度、玻璃溫度、微量晶體熔點(diǎn)等降低，增強(qiáng)聚氯乙烯樹(shù)脂的可塑性，確保制品的耐溫性能良好。般情況下，所謂“反增塑現(xiàn)象”主要指:當(dāng)加入少量的增塑劑之后，加大大分子鏈的活動(dòng)能力，產(chǎn)生有序的微晶應(yīng);如果摻入部分的增 塑劑硬制品，則沖擊力度將有所降低;但是當(dāng)硬制品增加到-定劑量,沖擊強(qiáng)度將繼續(xù)增大。
  另外，對(duì)于增塑劑用量的不斷增加，其制品的耐腐蝕性、耐熱性也有所降低。因此，在硬制品加工過(guò)程中，盡量不摻入增塑劑或者控制增塑劑的數(shù)量。有時(shí)候，為了確保加工流動(dòng)性的順暢，可以加入幾份增塑劑，但具體數(shù)量應(yīng)根據(jù)工況而定。在軟制品加工過(guò)程中，就需要加入更多的增塑劑，增塑劑數(shù)量越多則柔軟性越好。
  DOP增塑劑的作用原理是：
  在PVC溫度升高時(shí)，DOP分子插入到PVC分子鏈間，方面DOP的性酯基與PVC的性基團(tuán)“相互作用”，彼此能很好地互溶，不相排斥，從而使PVC大分子間作用力減弱，塑性增加。另方面，DOP的非性烷基夾在PVC分子鏈間，把PVC的性基遮蔽起來(lái)，也減小了PVC分子鏈間的作用力。所以成型加工時(shí)DOP增塑劑的作用鏈的移動(dòng)就比較容易。
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