增塑劑的增塑機理及其安全性探討

朱麗季強宋建恒

1 天津哈娜好醫(yī)材有限公司 （天津 301726）

2 北京林業(yè)大學 （北京 100083）

增塑劑的增塑機理及其安全性探討

朱麗1季強1宋建恒2

1 天津哈娜好醫(yī)材有限公司 （天津 301726）

2 北京林業(yè)大學 （北京 100083）

本文簡單介紹了增塑劑的種類、增塑機理和增塑目的等，并對增塑劑的安全性進行了簡要分析。

增塑劑 極性 非極性

1.引言

一般認為沒有增塑的聚合物分子鏈間存在范德華力、偶極吸力、氫鍵等的作用，其作用的大小取決于聚合物分子鏈中各基團的性質。具有強極性基團的分子間作用力大，而具有非極性基團的分子間作用力小。因此，若要使具有強極性基團的聚合物易于擠出或壓延成型時，則需降低分子間的作用力。降低分子間作用力的方法有兩種：（1）可借助于升高溫度；（2）加入增塑劑來達到。如升高溫度，使分子運動速度增加，以減弱分子間的作用力，從而改善聚合物的加工性能，但對熱敏性材料如聚氯乙烯等，會引起熱分解，此時只能借助于增塑劑來改善流動性。以下就相關內(nèi)容進行探討。

2.增塑劑定義與增塑

增塑劑通常是對熱和化學試劑都很穩(wěn)定的一類有機化合物，一般是在一定范圍內(nèi)能與聚合物相容而又不易揮發(fā)的液體。

增塑劑的增塑過程可看作是聚合物和低分子物質互相“溶解”的過程，但增塑劑與一般溶劑不同，溶劑是要在加工過程中揮發(fā)掉，而增塑劑則要求長期留在聚合物中，且化學穩(wěn)定性優(yōu)良。

3.增塑目的

增塑劑加入聚合物后，能增加塑料的柔韌性、耐寒性，使塑料的玻璃化溫度Tg、熔點Tm、軟化溫度或流動溫度Tf降低，粘度減小，流動性增加，從而改善了聚合物的加工性能。隨著增塑劑用量的增加，聚合物流動行為接近于牛頓性流動（n→1），同時增塑劑的加入降低了聚合物的抗張強度、硬度、模量等，提高了聚合物的伸長率和抗沖擊性能。

4.增塑劑分類

增塑劑有很多種類，但是從極性角度來講，分為非極性增塑劑與極性增塑劑：(1）非極性增塑劑的作用機理主要是通過聚合物-增塑劑間的溶劑化作用，增大分子間距離，從而削弱它們之間的作用力。非極性增塑劑對非極性聚合物的玻璃化溫度（Tg）降低的數(shù)值ΔTg，與增塑劑的用量成正比，用量越大隔離分子鏈間的價鍵力作用也越大，Tg降低越多，即聚合物的粘度降低，柔韌性等增加；(2）極性增塑劑對極性聚合物的增塑作用使聚合物Tg降低，Tg降低的數(shù)值直接與增塑劑的克分子數(shù)成正比，這里的增塑作用不是由于填充隔離，而是增塑劑的極性基團如DEHP的辛酯基（CH2OOC8H）與聚合物中的極性基團（如PVC中的氯原子：）相互作用，減少了聚合物極性分子間的作用點（即連接點），從而削弱了極性分子間的相互作用。

5.增塑劑用量

非極性增塑劑的增塑效果與其用量有關，極性增塑劑由于帶有極性基團，增塑效果與其克分子分數(shù)相關聯(lián)。而不同種類的極性增塑劑，極性基團的數(shù)量也有差異，例如：DEHP分子中含有兩個可以中和高分子物理交聯(lián)點的極性基團，則增塑效果比較好，用量只為非極性增塑劑的一半。同理，由于TOTM分子中含有三個極性辛酯基（CH2OOC8H），增塑效果應該比DEHP增塑效果要好，而用量相對于普通增塑劑而言應該是它的三分之一。由此可以認為：增塑同等份數(shù)的PVC時，TOTM的用量應該比DEHP的用量相對要少。

6.安全性探討

（1）由于TOTM含有三個辛酯基，在增塑PVC時，每個分子TOTM可以提供三個極性基與PVC大分子鏈中的三個鏈節(jié)的極性氯原子作用，而每個分子DEHP在增塑PVC時僅可以提供兩個極性基團；另外，由于每個分子的TOTM比DEHP多了一個與PVC大分子鏈中極性氯原子的作用點，故TOTM與PVC結合力要大于DEHP；由于TOTM多了一個辛酯基，體積和分子量比DEHP大，TOTM在高聚物大分子鏈中的遷移速度比DEHP慢。又因為多了一個極性基團，TOTM比DEHP與PVC結合牢固，析出的可能性相對于DEHP要小，所以，TOTM與PVC的相溶性、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性更優(yōu)良。因此，用TOTM做增塑劑來增塑PVC制成的輸注器械要比用DEHP增塑PVC制成輸注器械在臨床上用藥種類范圍要更廣泛一些，安全性相對來講也會更好，TOTM應該是DEHP比較理想的替代品。實際上DEHP對人類的直接潛在危害主要來自于生活日用品、食品與環(huán)境（或稱環(huán)境荷爾蒙）。

（2）無論是哪一種增塑劑對人類仍存有或多或少潛在的可能危害，應繼續(xù)予以關注。再有，增塑劑的種類較多，在沒有相關的充分安全性驗證資料的前提下應慎用。另外，在加工方面應嚴格控制增塑劑的質量和配方用量，在滿足使用要求的前提下，盡可能少加或不加其他添加劑。

（3）由于DEHP是做為PVC的主要增塑劑以降低材料的加工溫度和增加材料的柔韌性等，實際上，在臨床使用方面，DEHP并不與藥物直接接觸，由于藥物在臨床輸注時多被稀釋，與PVC輸液器中的DEHP做用應該比較?。黄浯?，人一生中輸液的次數(shù)（除非特殊情況）有限，假如DEHP在人體內(nèi)引起毒性的話，也需一定的累積量和時間，若非經(jīng)?；蚺紶栞斠?，已進入人體內(nèi)的少量DEHP經(jīng)機體代謝，在還沒有達到造成對人體可能傷害的最低臨界值前就已經(jīng)被排出體外，那么DEHP的毒性問題是可以忽略的。其實，若DEHP存在遷移或與介質作用的話，也僅限于脂類或某些含醇類的非脂類藥物，而非脂類藥物經(jīng)臨床稀釋并在一定時限內(nèi)輸注，應該是安全的，所以，至少目前DEHP在醫(yī)用方面應該還是比較理想、經(jīng)濟和相對安全的增塑劑。

增塑劑名詞注釋：

（1）TOTM：中文名稱：偏苯三酸三辛酯，英文名稱：Trioctyl trimellitate或TEHTM（中文名稱：偏苯三酸三-（2-乙基己基）酯，英文名稱：Tri-（2-ethyl hexyl）trimellitate）。

（2）DEHP：中文名稱：鄰苯二甲酸二-（2-乙基己基）酯，英文名稱：Di-（2-ethyl hexyl）phthalate或DOP（中文名稱：鄰苯二甲酸二辛酯，英文名稱：Dioctylphthalate）。

[1] 《高分子物理》 復旦大學出版

[2] 《高分子材料成型加工原理》成都科技大學出版

[3] Safety Assessment of Di(2-ethylhexyl)phthalate(DEHP) Released from PVC Medical Devices, Center for Devices and Radiological Health U. S. Food and Drug Administration, 12709 Twin brook Parkway Rockville, MD 20852

Study on The Mechanism and Safety of Plasticizer

ZHU Li1QI Qiang1SONG Jian-heng2
1 Tianjin HANACO Medical Equipment Co.,Ltd. (Tianjin 301726)
2 Beijing Forestry University (Beijing 100083)

This paper briefy introduction that the types of the plasticizer, the mechanism of the plasticizer and the purpose of plasticizer,etc, and a brief analysis and description of the security of the plasticizer is carried out

plasticizer, polar, non-polar

1006-6586(2017)03-0038-02

R318.08

A

2016-08-11

朱麗，天津哈娜好醫(yī)材有限公司總工程師