基于PVC無(wú)毒增塑劑的應(yīng)用探究

孫偉民

（遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化工系，遼寧 錦州 121001）

基于PVC無(wú)毒增塑劑的應(yīng)用探究

Application of PVC-based non-toxic plasticizers

孫偉民

（遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化工系，遼寧 錦州 121001）

PVC的種類龐雜而繁多。為了對(duì)PVC無(wú)毒增塑劑的應(yīng)用進(jìn)行全面而系統(tǒng)地分析和研究，本文以增塑劑為研究對(duì)象，簡(jiǎn)要地闡述了傳統(tǒng)增塑劑的主要類型，詳細(xì)地分析了選用PVC增塑劑的參考因素，深入地探討了PVC無(wú)毒增塑劑不同種類的不用應(yīng)用，以期為PVC無(wú)毒增塑劑的研究學(xué)者們提供應(yīng)用方面的理論支撐和實(shí)際參考。

PVC；無(wú)毒增塑劑；應(yīng)用

PVC，即聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride），具有較高的強(qiáng)度、可塑性和耐久性，在各個(gè)生產(chǎn)方面都有著極大的應(yīng)用價(jià)值。PVC作為原材料，被廣泛應(yīng)用于電路安裝的電纜護(hù)套、醫(yī)用器材、農(nóng)用薄膜、異型材和板材、硬質(zhì)管和軟質(zhì)管等生產(chǎn)型材的制作和加工。作為PVC中應(yīng)用面積最廣和應(yīng)用數(shù)量最大的一種助劑，PVC增塑劑的應(yīng)用為PVC工業(yè)化的發(fā)展和世界化的通用做出了相當(dāng)重要的貢獻(xiàn)。

1 傳統(tǒng)增塑劑的主要類型

就目前而言，日常生產(chǎn)中常用的、具有重要應(yīng)用價(jià)值的增塑劑約有一百多種。依據(jù)增塑劑內(nèi)部不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，可以將傳統(tǒng)的增塑劑分為主增塑劑，即鄰苯二甲酸酯類，比如DBP和DIOP等；副增塑劑，即含氯增塑劑，比如氯化石油和氯化石蠟等；耐寒型增塑劑，即聚酯增塑劑和脂肪族二元酸酯類，比如DBS和DOZ等；耐燃型的增塑劑，即磷酸酯類，比如TXP和TCP等。

2 選用增塑劑的參考因素

增塑劑的選用要全面地考慮到應(yīng)用領(lǐng)域的具體要求和PVC自身的化學(xué)性質(zhì)。除了首要的價(jià)格因素之外，相關(guān)人員在選用PVC增塑劑的時(shí)候一定綜合參考以下幾個(gè)方面：增塑劑和樹脂之間相容性的良好程度；實(shí)際增塑的速度和效率；揮發(fā)性、遷移性和耐抽出性之間的高低平衡；對(duì)人畜和農(nóng)作物是否完全無(wú)毒、無(wú)污染；耐光、耐熱、耐寒、耐凍、耐霉菌、耐化學(xué)藥品等方面的環(huán)境穩(wěn)定性是否良好，以及電絕緣

性和黏連度是否達(dá)到了相關(guān)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。

3 PVC無(wú)毒增塑劑的具體應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和信息網(wǎng)絡(luò)的大面積普及，PVC方面的研究學(xué)者很快發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的PVC增塑劑含有大量的毒性，可能會(huì)引起人體的癌變和其它病變。所以，PVC無(wú)毒增塑劑的研究和開發(fā)就成了相關(guān)學(xué)者們的當(dāng)務(wù)之急。

3.1 環(huán)氧類增塑劑

環(huán)氧類增塑劑是PVC中最常用的一種輔助性熱穩(wěn)定劑，配合著主要熱穩(wěn)定劑一起使用，會(huì)產(chǎn)生較高的協(xié)同作用。作為在PVC制品中起熱穩(wěn)定作用的輔助型試劑，環(huán)氧增塑劑在一般情況下是不會(huì)用于硬質(zhì)PVC制品加工中的。這種具有較高隔熱性和耐光性的增塑劑主要適用于暴露在地表或室外，接受陽(yáng)光直射的軟質(zhì)PVC制品。和傳統(tǒng)的有毒增塑劑相比，環(huán)氧增塑劑的毒性相對(duì)較小，幾乎可以忽略不計(jì)。

作為環(huán)氧類增塑劑中產(chǎn)量和需求量都最大的一種PVC無(wú)毒增塑劑，環(huán)氧大豆油（ESO）的消費(fèi)量每年在環(huán)氧類增塑劑中所占的比重都達(dá)到了七成以上。由于環(huán)氧大豆油具有較高的無(wú)毒性、耐光性、隔熱性和較低的揮發(fā)性以及在低溫狀態(tài)下的良好柔韌性。因此，被廣泛應(yīng)用為食品的包裝材料和醫(yī)藥器材的制作材料。另外，和PVC相容性極高的環(huán)氧大豆油，還可以有效改善PVC的流動(dòng)性，在增強(qiáng)PVC內(nèi)部大分子之間活動(dòng)性的同時(shí)削弱分析之間的作用力。在PVC制品加工成型的整個(gè)過(guò)程中，環(huán)氧大豆油的加入能夠有效降低加工成型期間所產(chǎn)生的能源消耗，在減少應(yīng)用前期成本資金的同時(shí)，提高應(yīng)用后期的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 檸檬酸酯類增塑劑

檸檬酸酯類的增塑劑主要應(yīng)用于跟食品直接接觸的一些塑料制品的制作過(guò)程中，具有無(wú)毒、無(wú)臭、耐熱、耐寒、耐水等綜合性的特性。不難看出，檸檬酸酯類的增塑劑是食品包裝和醫(yī)用器材最理想的一種增塑劑品種。

檸檬酸三丁酯（TBC）是檸檬酸酯類增塑劑中最典型的一種無(wú)毒無(wú)害、綠色環(huán)保的增塑劑，主要由丁醇和檸檬酸這兩種原材料構(gòu)成。丁醇是用像糖蜜、薯干等一類的再生作物發(fā)酵制成，檸檬酸是由像玉米、淀粉等微生物發(fā)酵糖質(zhì)混合而成。采用純天然材料制成的檸檬酸三丁酯增塑劑可以應(yīng)用于食品包裝、醫(yī)用器材、衛(wèi)生用品、人造皮革和飲食器皿等多個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域的制作工藝。這種“綠色”的增塑劑可以讓PVC制品在增塑之后具備良好的低溫?fù)锨?，在熔封時(shí)也能夠保持不變色，對(duì)熱穩(wěn)定。

乙酰基檸檬三丁酯（ATBC）是另一種在國(guó)外得到了廣泛發(fā)展的PVC無(wú)毒增塑劑。PVC制品在經(jīng)過(guò)乙?；鶛幟嗜□サ脑鏊苤竽軌虻玫搅己玫牡蜏?fù)锨阅堋：蛡鹘y(tǒng)的PVC增塑劑相比較，乙?；鶛幟嗜□サ脑鏊懿还苁琴|(zhì)量、效率還是速度都比傳統(tǒng)增塑劑要高得多。乙?；鶛幟嗜□サ哪退院蛯?duì)油抽出性都跟鄰苯二甲酸酯類的增塑劑很像，但是無(wú)毒無(wú)臭和無(wú)污染的綠色環(huán)保性要比鄰苯二甲酸酯優(yōu)良得多，能夠充分滿足食品和醫(yī)藥用品對(duì)綠色包裝的高要求。

3.3 偏苯三酸類增塑劑

作為偏苯三酸類增塑劑中主要的種類之一，偏苯三酸三辛酯（TOTM）是在美國(guó)阿莫科公司在20世紀(jì)50年代開發(fā)出來(lái)的一種增塑劑，在偏苯三酸類的增塑劑的類型中占有主導(dǎo)性的核心地位。這種增塑劑在通常情況下是用辛醇和偏苯三酸酐這兩種原材料酯化而成，具有良好的耐油性、電絕緣性與可加工性。和聚酯增塑劑相比，偏苯三酸三辛酯的熱穩(wěn)定性、低揮發(fā)性和耐寒性等都要優(yōu)秀一些，只有耐油性比不上聚酯增塑劑。所以，偏苯三酸三辛酯被廣泛應(yīng)用為PVC的耐熱增塑劑、90 ℃級(jí)別耐熱電纜配方的增塑劑和抗溶劑交聯(lián)氯乙烯樹脂的增塑劑等。以美國(guó)為例，美國(guó)每年應(yīng)用偏苯三酸三辛酯制作的電線電纜在電線電纜增塑劑的總量中占到了13%的比重，而每年有78%的偏苯三酸三辛酯被投入電線電纜的生產(chǎn)行業(yè)。

偏苯三酸三甘油酯的原材料是甘油和偏苯三酸三酯，將二甲苯作為引發(fā)酯化反應(yīng)的主要溶劑，以氧化鉈為反應(yīng)過(guò)程中的主要催化劑，成功酯化過(guò)后的產(chǎn)物就是偏苯三酸三甘油酯的增塑劑。這種增塑劑的低溫?fù)锨院芨?，非常適用于各種生產(chǎn)行業(yè)成型過(guò)程中的加工工藝，尤其適用于電冰箱的密封條、汽車內(nèi)部的裝飾塑料和PVC電線電纜的絕緣材料等特殊制品的塑料配方。偏苯三酸三甘油酯的彈性、柔軟性、耐溶性決定了其適用于PVC制品的優(yōu)越性，其無(wú)毒性又決定了適用于食品、醫(yī)藥和兒童玩具制品的優(yōu)越性?，F(xiàn)在，偏苯三酸三甘油酯已經(jīng)取代了鄰苯二甲酸酯類增塑劑，成為制作輸血管和儲(chǔ)血袋的一種新型材料。

4 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)毒的增塑劑采用了新的催化劑與合成工藝，有效降低了PVC制品的制作成本，正在一步步向著綠色環(huán)保和無(wú)毒、無(wú)污染的轉(zhuǎn)變方向發(fā)展。PVC無(wú)毒增塑劑的原材料，在中國(guó)有著豐富的材料資源，卻沒(méi)有形成與之相應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域。相信在不久的將來(lái)，PVC無(wú)毒增塑劑將會(huì)在中國(guó)得到更加廣泛的應(yīng)用。

［1]聶小安，劉振興，等. 環(huán)氧脂肪酸甲酯增塑劑替代DOP用于PVC的研究［J］.工程塑料應(yīng)用，2014，01：102～106.

［2]楊蘭蘭，姜海輝，等. 增塑劑在保鮮膜食品包裝材料中的應(yīng)用及安全性能［J］. 齊魯工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，02：55～59.

［3]蘇會(huì)波. 環(huán)保增塑劑檸檬酸三丁酯的生產(chǎn)工藝、應(yīng)用進(jìn)展、市場(chǎng)現(xiàn)狀和行業(yè)政策綜述［J］. 生物質(zhì)化學(xué)工程，2014，02：48～53.

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10.13520/j.cnki.rpte.2016.04.020

孫偉民，男，遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，工程碩士學(xué)位，主要研究方向?yàn)榫?xì)化工。

2015-12-22