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环氧增塑剂的生产工艺以及在PVC中

的应用介绍

1环氧增塑剂的性能特点及用途

环氧类增塑剂包括环氧大豆油、环氧妥尔油、环氧硬脂酸酯、环氧四氢邻

苯二甲酸酯和缩水甘油醚等。环氧大豆油是国内外开发应用较早的一种环氧增

塑剂,广泛应用于塑料工业、涂料工业、新型高分子材料、橡胶工业等领域。近

年来,环氧类增塑剂产量持续增长(其中以环氧大豆油的产量及需求量最大),其

消费量次于邻苯二甲酸酯和脂肪族二元酸酯,占第三位。

环氧类增塑剂对光和热具有良好的稳定作用,有耐高温、耐低温、不迁移、

不喷霜等优点,尤其与邻苯二甲酸酯增塑剂复配使用可产生良好的协同效应。它

既能吸收PVC树脂在分解时放出的HCl,又能与PVC树脂相容,几乎可以用于所

有的PVC制品,可明显改善PVC制品的光稳定性和热稳定性。使用环氧类增塑剂

的PVC塑料制品,不但材料成本会有所降低,而且其各项物理性能也有不同程度

的提高(如耐加工性,耐热老化性,耐折性)。在软质、硬质PVC制品加工中加入

相应的环氧大豆油,可以制成PVC无毒制品,如PVC的透明制品(透明瓶,透明盒,

食品、药物包装材料,医医用用制品制品输血袋输血袋等。同样,像户外使用的PVC塑料制品

(如防水卷材,塑料门窗,贴墙纸塑料膜)都要用到环氧大豆油,以确保制品无毒、

透明等优良性能。2PVC热降解原理[1-4]PVC的热稳定性很差,在100~150℃明

显分解,紫外光、机械力、氧、臭氧、氯化氢以及一些活性金属盐和金属氧化物

等都会大大加速PVC的分解。PVC的热老化较复杂,一些文献报道将PVC的热降

解过程分为两步。(1)脱氯化氢。PVC在机械剪切力及热、光、氧作用下会迅速

在聚合物分子链上脱去活泼的氯原子而产生HCl,同时生成共轭多烯烃结构。(2)

更长链的多烯烃和芳香环的形成。随着降解的进一步进行,烯丙基上的氯原子极

不稳定,易脱去,生成更长链的共轭多烯烃,即所谓即所谓的的拉链式拉链式脱氯,同时有少量

的C-C键的断裂、环化,产生少量的芳香类化合物。其中分解脱HCl是导致PVC

老化的主要原因。关于PVC受热降解放出HCl是一个十分复杂的过程,人们对此

也进行过大量研究,但迄今为止,尚未有对PVC热降解有完全一致的定论,由于实

验条件不同,其结论也有所不同。研究者提出的主要有：热降解脱HCl反应是游

离基机理、离子反应机理及单分子机理,研究表明游离基反应过程随着温度升高

而反应程度增大,在高温时分解反应是按游离基机理进行的,实验表明,游离基的

产生是来自聚合过程中残留的微量催化剂或由于氧化的作用生成游离基攻击-

CH2-所致。也就是说,在同一配方、同一老化温度和热剪切力共同作用下,PVC

有一部分相互缠绕的分子被剪断成小分子,形成了游离基.随着温度的升高,游离

基反应所占的比例加大。高温时,游离基反应占据主要地位,使游离基吸引不稳

定氯原子旁的氢原子与之结合,继而导致PVC受热分解脱去HCl,生成共轭双键

结构,随着共轭双键数目的增加而颜色逐渐变深,直到完全分解。在产品使用的

长时间内,PVC的热降解对材料的性能影响很大,加入一些增塑剂可以延迟PVC

降解的时间或者增加PVC聚合物体系的塑性、改善制品加工性及柔韧性。3增

塑剂的作用机理纯PVC树脂属于一类强极性聚合物,其分子间作用力较大,软化

温度和熔融温度较高,一般需要160~210℃才能加工。另外,PVC分子中的取代氯

容易导致PVC树脂脱HCl,从而引起PVC发生降解反应。所以,PVC对热极不稳定,

温度升高会促进PVC脱HCl反应,纯PVC在120℃时就开始脱HCl反应,从而导

致了PVC降解。增塑剂的作用机理是将极性增塑剂的分子插入PVC树脂的分子

链中间,增大分子间的距离,PVC分子链的极性部分和增塑剂的极性部分相互作

用,降低熔体黏度,增加分子链的柔顺性,这样的PVC增塑剂体系即使在冷却时增

塑剂仍然留在原来的位置上,从而削弱了PVC分子间的作用力。增塑剂的加入量

越多,其体积效应越大,而且长链形状结构增塑剂比环状结构增塑剂的体积效应

大。也就是说,对抗塑化作用的主要因素是聚合物分子链间的引力和聚合物分子

链的结晶度,而它们则取决于聚合物的化学结构和物理结构。比如：增塑剂的加

入可以降低PVC分子链间的作用力,使PVC塑料的玻璃化温度、