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增塑剂通常添加到聚合物中,以利于在制造过程中处理原材料,或满足终产品应用的需求。例如,通常将增塑剂添加到聚氯乙烯(PVC)中,否则它会变硬、变脆,从而使其柔软而易变。这使其适用于乙烯基地板、衣服、袋子、软管和电线涂料等产品。
增塑剂是被加入到材料以使其更柔软、更灵活,以提高其一种物质可塑性,以降低其粘度或以减小摩擦其在制造处理过程中。增塑剂通常也被添加到混凝土配方中,以使其更易使用和浇筑液,从而减少了水含量。同样,在成型和成形之前,通常将它们添加到粘土、灰泥、固体火箭燃料和其他糊料中。对于这些应用,增塑剂在很大程度上与分散剂重叠。
传统的木质素磺酸盐和萘磺酸盐基增塑剂通过静电排斥机制分散絮凝的石膏颗粒。在常规增塑剂中,活性物质吸附在石膏颗粒上,使它们带负电荷,从而导致颗粒之间产生排斥。木质素和萘磺酸盐增塑剂是有机聚合物。长分子将自身包裹在石膏颗粒周围,使它们具有高度负电荷,从而彼此排斥。
关于增塑剂的原理,行业内有多种理论观点,如:润滑理论、凝胶理论和自由体积理论,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链间聚集作用被削弱的结果。即增塑剂分子插入到聚合物分子链之间,削弱了聚合物分子链间的作用力,结果增加了聚合物分子链的移动性,降低了聚合物的结晶度,从而使聚合物塑性增加。
内增塑剂和外增塑剂 内增塑剂——以共聚或接枝的方式引入高分子材料的增塑剂,也可称“键合型增塑剂”,其优点是物理持久性高,但存在难实施、适用性小等缺点,故不常用。 外增塑剂——以添加的方式引入高分子材料的增塑剂,也可称“添加型增塑剂”,其优点是便于灵活调整添加量而控制塑化程度,是常用的增塑剂,通常所说的增塑剂即指外增塑剂。
主增塑剂和辅助增塑剂 主增塑剂——与基础高分子材料(树脂、生胶) 相容性较好,其分子不仅能进入高分子材料的不定型区,而且能插入结晶区,也称“溶剂型增塑剂”,可单使用。 辅助增塑剂——与基础高分子材料(树脂、生胶)相容性较差,其分子只能进入高分子材料的不定形区,而不能插入结晶区,只能与主增塑剂配合使用,不能单使用。
通用型增塑剂(GP)——性价比合理、性能平衡性好因而适用性强的增塑剂。邻苯二甲酸酯类增塑剂是典型的通用型增塑剂。型增塑剂(PP)——能提供某一/某些特别性能的增塑剂,主要包括: ①强溶剂型(PP-SS)增塑剂:能提供特别强的塑化性能,常用的主要是极性较强的特殊邻苯二甲酸酯、高芳香环含量的非邻苯二甲酸酯,如苯甲酸酯、磷酸苯酯等。 ②耐低温型(PP-LT)增塑剂:能提供特别好耐等温性能,也称耐寒增塑剂,常用的主要是脂肪族二元酸酯类。 ③低挥发型(PP-LV)增塑剂:具有特别低的挥发性,也称耐热增塑剂,常用的主要是偏苯三酸酯和聚酯类。
许多增塑剂在改变聚合物的性质、聚合物的加工及产品的性能中能起到的作用 ⑴降低聚合物的玻璃化温度。 ⑵改变聚合物的结构,使被增塑的物质柔软。 ⑶增大聚合物的伸长率,降低拉伸强度。 ⑷增大聚合物的韧性,改善耐冲击性。 ⑸改善低温性能。 ⑹降低聚合物的黏度,改善聚合物与其配料混合物的加工性。 ⑺改变聚合物的流学变性质,特别是制品中聚合物含量很高的制品。
增塑剂通常为高沸点、低挥发性的液体,或低熔点的固体,其分子中大都具有极性和非极性两部分。极性部分常由极性基团所构成,非极性部分为具有一定长度和体积的烷基。极性基团主要有酯基、氯原子和环氧基等。