增塑剂的增塑机理及其安全性探讨

朱丽季强宋建恒

1 天津哈娜好医材有限公司 （天津 301726）

2 北京林业大学 （北京 100083）

增塑剂的增塑机理及其安全性探讨

朱丽1季强1宋建恒2

1 天津哈娜好医材有限公司 （天津 301726）

2 北京林业大学 （北京 100083）

本文简单介绍了增塑剂的种类、增塑机理和增塑目的等，并对增塑剂的安全性进行了简要分析。

增塑剂 极性 非极性

1.引言

一般认为没有增塑的聚合物分子链间存在范德华力、偶极吸力、氢键等的作用，其作用的大小取决于聚合物分子链中各基团的性质。具有强极性基团的分子间作用力大，而具有非极性基团的分子间作用力小。因此，若要使具有强极性基团的聚合物易于挤出或压延成型时，则需降低分子间的作用力。降低分子间作用力的方法有两种：（1）可借助于升高温度；（2）加入增塑剂来达到。如升高温度，使分子运动速度增加，以减弱分子间的作用力，从而改善聚合物的加工性能，但对热敏性材料如聚氯乙烯等，会引起热分解，此时只能借助于增塑剂来改善流动性。以下就相关内容进行探讨。

2.增塑剂定义与增塑

增塑剂通常是对热和化学试剂都很稳定的一类有机化合物，一般是在一定范围内能与聚合物相容而又不易挥发的液体。

增塑剂的增塑过程可看作是聚合物和低分子物质互相“溶解”的过程，但增塑剂与一般溶剂不同，溶剂是要在加工过程中挥发掉，而增塑剂则要求长期留在聚合物中，且化学稳定性优良。

3.增塑目的

增塑剂加入聚合物后，能增加塑料的柔韧性、耐寒性，使塑料的玻璃化温度Tg、熔点Tm、软化温度或流动温度Tf降低，粘度减小，流动性增加，从而改善了聚合物的加工性能。随着增塑剂用量的增加，聚合物流动行为接近于牛顿性流动（n→1），同时增塑剂的加入降低了聚合物的抗张强度、硬度、模量等，提高了聚合物的伸长率和抗冲击性能。

4.增塑剂分类

增塑剂有很多种类，但是从极性角度来讲，分为非极性增塑剂与极性增塑剂：(1）非极性增塑剂的作用机理主要是通过聚合物-增塑剂间的溶剂化作用，增大分子间距离，从而削弱它们之间的作用力。非极性增塑剂对非极性聚合物的玻璃化温度（Tg）降低的数值ΔTg，与增塑剂的用量成正比，用量越大隔离分子链间的价键力作用也越大，Tg降低越多，即聚合物的粘度降低，柔韧性等增加；(2）极性增塑剂对极性聚合物的增塑作用使聚合物Tg降低，Tg降低的数值直接与增塑剂的克分子数成正比，这里的增塑作用不是由于填充隔离，而是增塑剂的极性基团如DEHP的辛酯基（CH2OOC8H）与聚合物中的极性基团（如PVC中的氯原子：）相互作用，减少了聚合物极性分子间的作用点（即连接点），从而削弱了极性分子间的相互作用。

5.增塑剂用量

非极性增塑剂的增塑效果与其用量有关，极性增塑剂由于带有极性基团，增塑效果与其克分子分数相关联。而不同种类的极性增塑剂，极性基团的数量也有差异，例如：DEHP分子中含有两个可以中和高分子物理交联点的极性基团，则增塑效果比较好，用量只为非极性增塑剂的一半。同理，由于TOTM分子中含有三个极性辛酯基（CH2OOC8H），增塑效果应该比DEHP增塑效果要好，而用量相对于普通增塑剂而言应该是它的三分之一。由此可以认为：增塑同等份数的PVC时，TOTM的用量应该比DEHP的用量相对要少。

6.安全性探讨

（1）由于TOTM含有三个辛酯基，在增塑PVC时，每个分子TOTM可以提供三个极性基与PVC大分子链中的三个链节的极性氯原子作用，而每个分子DEHP在增塑PVC时仅可以提供两个极性基团；另外，由于每个分子的TOTM比DEHP多了一个与PVC大分子链中极性氯原子的作用点，故TOTM与PVC结合力要大于DEHP；由于TOTM多了一个辛酯基，体积和分子量比DEHP大，TOTM在高聚物大分子链中的迁移速度比DEHP慢。又因为多了一个极性基团，TOTM比DEHP与PVC结合牢固，析出的可能性相对于DEHP要小，所以，TOTM与PVC的相溶性、化学稳定性和热稳定性更优良。因此，用TOTM做增塑剂来增塑PVC制成的输注器械要比用DEHP增塑PVC制成输注器械在临床上用药种类范围要更广泛一些，安全性相对来讲也会更好，TOTM应该是DEHP比较理想的替代品。实际上DEHP对人类的直接潜在危害主要来自于生活日用品、食品与环境（或称环境荷尔蒙）。

（2）无论是哪一种增塑剂对人类仍存有或多或少潜在的可能危害，应继续予以关注。再有，增塑剂的种类较多，在没有相关的充分安全性验证资料的前提下应慎用。另外，在加工方面应严格控制增塑剂的质量和配方用量，在满足使用要求的前提下，尽可能少加或不加其他添加剂。

（3）由于DEHP是做为PVC的主要增塑剂以降低材料的加工温度和增加材料的柔韧性等，实际上，在临床使用方面，DEHP并不与药物直接接触，由于药物在临床输注时多被稀释，与PVC输液器中的DEHP做用应该比较小；其次，人一生中输液的次数（除非特殊情况）有限，假如DEHP在人体内引起毒性的话，也需一定的累积量和时间，若非经常或偶尔输液，已进入人体内的少量DEHP经机体代谢，在还没有达到造成对人体可能伤害的最低临界值前就已经被排出体外，那么DEHP的毒性问题是可以忽略的。其实，若DEHP存在迁移或与介质作用的话，也仅限于脂类或某些含醇类的非脂类药物，而非脂类药物经临床稀释并在一定时限内输注，应该是安全的，所以，至少目前DEHP在医用方面应该还是比较理想、经济和相对安全的增塑剂。

增塑剂名词注释：

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

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

[1] 《高分子物理》 复旦大学出版

[2] 《高分子材料成型加工原理》成都科技大学出版

[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

朱丽，天津哈娜好医材有限公司总工程师