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增塑劑的作用及增塑原理
    增塑劑是常常應用于工業(yè)助劑中產(chǎn)量巨大的一種塑料助劑,增塑劑處理能使聚合物具有柔性、撓曲性等應用特點(diǎn)外,還具有能降低聚合物的玻璃化溫度。不過(guò)增塑劑通常為液體,品種較多。
    一、增塑劑是什么
    增塑劑是能夠通過(guò)降低樹(shù)脂的熔融溫度,提高樹(shù)脂在熔融狀態(tài)下的流動(dòng)性和制品柔軟性的材料都叫增塑劑。增塑劑加入高分子材料時(shí),可在不改變其基本化學(xué)特性的情況下,降低其熔體黏度、玻璃化轉變溫度和彈性摸量,從而可改進(jìn)其加工性,并提高制品的柔軟性和拉伸性能的物質(zhì)。
    在水性涂料中,有點(diǎn)乳液或者膩子、仿瓷涂料,按基本結構組成的產(chǎn)品,其綜合性能不夠理想,存在固有的剛性甚至脆性,這是我們不希望的。諸如白乳膠、防水涂料等,為使聚合物軟化,變得具有撓曲性、柔性、必須另加入助劑,這種助劑就是增塑劑。
    二、增塑劑的作用
    1、增塑作用
    1.降低聚合物的玻璃化溫度,降低增塑劑對水制品的敏感性。降低聚合物的黏度,改善聚合物與其配料混合物的加工性。降低制品的噴霜和結晶性,增加增塑生物可降解性。在可生物降解的物質(zhì)中加入可降解的增塑劑,可增快制品的降解速度。降低熔融溫度,降低凝膠溫度,縮短混料時(shí)間,降低擠出壓力,便于熔融體可在各種不同型號的設備上加工操作,降低黏合劑的使用溫度,改善涂刷時(shí)的平滑度。
    2.增大聚合物的伸長(cháng)率,降低拉伸強度。增大聚合物的韌性,改善耐沖擊性。增加或減弱制品的導電性或絕緣性。增加制品的光澤透明度。增加制品的氣體滲透性。增加聚合物與添加劑混料時(shí)的相容性。
    3.改變聚合物的結構,使被增塑的物質(zhì)柔軟。改變聚合物的流學(xué)變性質(zhì),特別是制品中聚合物含量很高的制品。有助于液體和固體添加劑的分散性。對易溶于增塑劑的填料、染料以及其他液體添加劑效果更明顯。
    4.改善低溫性能;改善制品對光的折射性;改善制品對燃燒的敏感性,增大阻燃性,抑制生煙量。改善塑料薄膜間的黏著(zhù)性和振動(dòng)衰減性;改善制品內的低分子量物質(zhì)向制品表面的遷移性;改善制品的揮發(fā)性,降低該制品的生霧性和制品表面的油滴性。
    5.利用制品中的增塑劑改善與水的相互作用。親水的增塑劑增加制品對水的吸附性,增大水活性制品的熟化速度,降低或增大黏著(zhù)性、引發(fā)膨脹等問(wèn)題。
    2、反增塑作用
    當增塑劑的用量減少到一定程度后反而會(huì )引起高分子材料硬度增大、伸長(cháng)率減小、沖擊強度降低的現象。一般認為,反增塑作用的原因在于少量增塑劑使高分子鏈易于移動(dòng),促進(jìn)了不定形區定向并結晶。
    3、內增塑劑
    內增塑劑以共聚或接枝的方式引入高分子材料的增塑劑,也可稱(chēng)“鍵合型增塑劑”,其優(yōu)點(diǎn)是物理持久性高,但存在難實(shí)施、適用性小等缺點(diǎn),故不常用。
    4、外增塑劑
    外增塑劑以添加的方式引入高分子材料的增塑劑,也可稱(chēng)“添加型增塑劑”,其突出優(yōu)點(diǎn)是便于靈活調整添加量而控制塑化程度,是常用的增塑劑,通常所說(shuō)的增塑劑即指外增塑劑。
    5、主增塑劑
    主增塑劑與基礎高分子材料(樹(shù)脂、生膠)相容性較好,其分子不僅能進(jìn)入高分子材料的不定型區,而且能插入結晶區,也稱(chēng)“溶劑型增塑劑”,可單獨使用。
    6、輔助增塑劑
    輔助增塑劑與基礎高分子材料(樹(shù)脂、生膠)相容性較差,其分子只能進(jìn)入高分子材料的不定形區,而不能插入結晶區,只能與主增塑劑配合使用,不能單獨使用。
    7、通用型增塑劑
    通用型增塑劑性能平衡性好因而適用性強的增塑劑,鄰苯二甲酸酯類(lèi)增塑劑是典型的通用型增塑劑。
    8、高性能型增塑劑
    高性能型增塑劑的作用是將提供一或多種特別優(yōu)異性能的增塑劑。如:強溶劑型增塑劑能提供特別強的塑化性能,常用的主要是極性較強的特殊鄰苯二甲酸酯、高芳香環(huán)含量的非鄰苯二甲酸酯,如苯甲酸酯等。耐低溫型增塑劑能提供特別好耐等溫性能,也稱(chēng)耐寒增塑劑,常用的主要是脂肪族二元酸酯類(lèi)。低揮發(fā)型增塑劑具有特別低的揮發(fā)性,也稱(chēng)耐熱增塑劑,常用的主要是偏苯三酸酯和聚酯類(lèi)。
    9、特殊型增塑劑
    特殊型增塑劑的作用是能把某一或某些特殊性能的增塑劑提供給它。如:低擴散型增塑劑具有特別低的擴散性,也稱(chēng)耐久性增塑劑,常用的主要是聚酯類(lèi)。熱穩定型增塑劑兼具PVC輔助熱穩定劑功能,常用的主要是環(huán)氧化合物類(lèi)。阻燃型增塑劑兼具阻燃劑功能,常用的主要是磷酸酯和和鹵代烴類(lèi)。
    10、橡膠增塑劑作用
    橡膠增塑劑作為橡膠的增塑體系,在橡膠的配合和加工過(guò)程的應用越來(lái)越廣泛,是橡膠行業(yè)中僅次于生膠和炭黑的三大材料。橡膠增塑劑也叫軟化劑,可以使得橡膠分子間的作用力降低,令橡膠可塑性、流動(dòng)性加強,便于壓延、壓出等成型操作,同時(shí)還能改善硫化膠的某些物理機械性能,如降低硬度、賦予較高的彈性和提高耐寒性等。多用在橡膠加工助劑,應用于橡膠可提高硫化膠的抗硫化返原性能及耐熱性,兼有內、外潤滑及分散功能,可用于天然橡膠及合成橡膠的塑煉和混煉過(guò)程。
    在橡膠的混煉過(guò)程可促進(jìn)填料和其它助劑的分散,縮短混煉周期,降低混煉能耗,降低膠料生熱。在橡膠加工中使用,用于橡膠塑煉時(shí)能塑解天然橡膠和異戊二烯橡膠,不噴霜具有塑解和潤滑雙重功能?筛纳颇z料擠出性能,提高擠出速度和半成品的光滑度。添加量1-3%作為均勻分散劑時(shí),般宜于膠料混煉的早期加入,作為物理增塑及均勻劑時(shí),般宜于混煉的后期加入,加入量為1%--3%?商岣呦鹉z制品的合格率和尺寸穩定性,降低能耗,提高混煉率。
    三、增塑原理
    關(guān)于增塑劑的原理,行業(yè)內有多種理論觀(guān)點(diǎn),如:潤滑理論、凝膠理論和自由體積理論,目前普遍接受的提法是:高分子材料的增塑,是由于材料中高聚物分子鏈間聚集作用被削弱的結果。即增塑劑分子插入到聚合物分子鏈之間,削弱了聚合物分子鏈間的作用力,結果增加了聚合物分子鏈的移動(dòng)性,降低了聚合物的結晶度,從而使聚合物塑性增加。也有人說(shuō)增塑劑是用于增加涂膜柔韌性的一種涂料助劑。增塑劑通常是低分子量的非揮發(fā)性有機化合物,但某些聚合樹(shù)脂也可用作增塑劑。具有增塑作用的樹(shù)脂也稱(chēng)之為增塑樹(shù)脂,如醇酸樹(shù)脂常用作氯化橡膠和硝酸纖維涂料的增塑樹(shù)脂。無(wú)論是增塑劑還是增塑樹(shù)脂都必須于被增塑的樹(shù)脂有較好的混溶性。
    一般來(lái)說(shuō),增塑劑的加入會(huì )增加涂膜的延伸性而降低涂膜的拉伸強度。在一定的增塑劑加入量之內,涂膜的滲透性將基本上保持不變,但增速及的加入量繼續增加時(shí),涂膜的強韌性和附著(zhù)力先是隨著(zhù)增塑劑的加入而增加,但到達了一個(gè)峰值后反而會(huì )下降。增塑劑除了對涂膜力學(xué)性能有影響外,還會(huì )影響涂膜的其他性能,故其適當的加入量應根據個(gè)方面因素進(jìn)行綜合平衡之后才能確定。