PVC无毒增塑剂的应用和发展探讨

王方丽 胡春燕 闫桂林（山东晨阳新型碳材料股份有限公司，山东 济宁 272000）

1 植物油合成PVC增塑剂的优势

植物油脂是由脂肪酸和甘油化合而成的天然化合物，广泛分布于自然界中，具有来源广、产量大、可再生和价格低廉等优势。植物油脂可以通过其含有官能团参与多种化学反应，作为合成多种精细化学品的原料。目前，植物油脂中可以改性合成增塑剂的官能团有不饱和双键、共轭双键、酯基、与酯基相连β碳上的氢、羟基和羧基等[1]。

2 PVC用无毒增塑剂

2.1 柠檬酸酯类增塑剂

国外柠檬酸酯产品见报道的有50 多种，工业化生产的有15 种，其中柠檬酸三丁酯(TBC)和乙酰基柠檬酸三丁酯(ATBC)最为常用。对于ATBC 而言，以及TBC 来讲，其是主要的增塑剂，与此同时，它拥有极强的溶解性，以及相应的耐油性，基于这一现状，其拥有良好的发展空间，能够给相关行业带来稳定的经济效益。柠檬酸酯作为食品包装用PVC膜的主增塑剂，尤其适用于肉类等高脂肪含量食品的包装及菌类、新鲜蔬菜等的保鲜，由于PVC膜拥有极好的透气性，除此之外，其还拥有良好的熔封性，在一定程度上，能够有效克服一些缺点。因为柠檬酸酯具有许多优点，其优点主要为无毒，因此，往往将其使用在药品外包装，因为它拥有良好的增塑性，该制品一般不会破碎，并且对于包裹效果而言，其效果极佳[2]。

2.2 环氧增塑剂

环氧类增塑剂中研究最深入的是环氧大豆油，其在国外的消费量占环氧增塑剂的70%环氧大豆油由于具有良好的耐热性、耐光性、互渗性、低温柔韧性，且挥发度低，没有毒性，所以应用相当广泛，尤其适用于食品和药品塑料包装材料。对于环氧大豆油而言，其通常情况下，会使用在PVC 中，主要原因在于：环氧基团，在一定程度上，可以捕捉PVC 中的CI，从而有效终止自由基反应，再者，能够降低降解速度，这样一来，能够有效改善PVC 的功能，使其能够很好的运用在相关行业中，通常情况下，如：农用薄膜中加入环氧大豆油，基于产品的耐热性、耐光性，其跟加入增塑剂进行对比，都有显著的成效。然而在PVC 加工中，仅仅是运用一点环氧大豆油，就能够减少不必要的能耗，进而提高工作效率，并且还能改善操作条件，进而确保产品的质量得到有效的提升。与此同时，还能够减少不必要的成本浪费，进而确保给相关行业带来良好的经济效益[3]。

2.3 偏苯三酸酯类增塑剂

其挥发性低，耐老化性、耐抽出性及耐热性能好，并有良好的绝缘性，故可用于105℃级耐热电缆料和10kV聚氯乙烯电缆料的生产。在美国，有78%的TOTM 用于电线电缆行业，占电线电缆增塑荆总量的13%，而传统的DOP 则仅占总用量的6%。其作为增塑剂中的佼佼者，通常情况下，拥有许多优势，其优势主要表现在以下几个方面：（1）耐高温（2）耐抽出性，现在已经普遍使用在电线电缆中，与此同时，其还使用在食品行业，此外，还会使用在儿童玩具中。然而，在国外，其往往被作为特种增塑剂，被各行各业广泛使用，但是在国内，只是用于TOTM生产中，对于这类产品还没有进行全面的开发[4]。

3 酯化、醚化和开环反应改性合成植物油基增塑剂

研究者为了提高环氧化脂肪酸酯与PVC 的相容性和耐热性，合成了一些高碳醇脂肪酸酯或具有多个酯基的脂肪酸多酯型PVC 增塑剂。如Silva 等研究了以米糠油酸与多元醇（辛醇、二甘醇和丙二醇）酯化制备的脂肪酸酯作为PVC和天然橡胶的增塑剂，该增塑剂制备的PVC制品在水中没有迁移。力学试验表明，与纯聚合物薄膜相比，添加这种天然的增塑剂可显著提高材料的断裂伸长率。Mehta 等以蓖麻油酸（COFA）和苯乙醇为主要原料，用质量分数0.3%二月桂酸二丁基锡（DBTDL）作为催化剂进行酯化，得到产物接着和辛酸进行酯化得到蓖麻油二酯（辛酸酯，OE）。在替代DOP制备PVC制品的实验中，随着OE替代量的增加，PVC制品的拉伸强度、延伸率、渗出性、热稳定性和耐化学性都有所提高；并且能降低塑化时PVC 糊的黏度，有利于加工；肖氏硬度随OE浓度的增加而增加，但不显著。此外，增塑剂的迁移与所替换增塑剂的浓度成正比。因此，该增塑剂适合于DOP共用，添加量能高达30%质量分数，同时也可通过脱水蓖麻油酸与苯乙醇酯化反应制备蓖麻油基增塑剂BE[5]。

4 展望

植物油脂来源广泛且可再生，为合成新型的精细化学品提供取之不尽的绿色原料。植物油脂基增塑剂结构可变性强，性能可调、可控，具有很大发展空间，但是目前仍然有很多问题需要解决。例如，在增塑机理方面研究还十分欠缺。目前增塑剂的增塑机理有润滑、凝胶和自由体积等理论，根据这些理论结合宏观上常用溶解度参数、相互作用参数和特性黏度等来预测该增塑剂与PVC 树脂的相容性，从而进一步判断增塑剂的优劣。然而这些理论已经争论多年，迄今为止还没有一套完整的理论来解释复杂的增塑机理，因此依此来预测增塑剂性能的方法也存在一定的不可靠性。还有目前市面上的油脂基增塑剂（环氧类增塑剂和氯代植物油脂），因环氧化制备工艺会产生大量的废水和安全隐患等，不能作为主增塑剂使用，在塑料制品中用量有限[6]。

4.1 采用新型催化剂

在现阶段，生产增塑剂，主要使用的是以往的硫酸催化剂，尽管其具有一定的优势，如：造价低，然而，其也有许多不足之处，如：腐蚀性强、工艺繁琐，基于这一现状，相关部门要加快相应的研究工作，进而使其能够很好的运用在相关行业中。

4.2 采用新型合成工艺

现阶段，其在生产的过程中，由于其工艺繁琐，同时需要的设备比较多。除此之外，由于寻找流程短，相应的设备比较少，并且副产物也比较少，基于这一现状，研究新型合成工艺就成为现阶段的主要任务，因此，相关部门要给予重视。

4.3 降低成本及价格

对于无毒增塑剂而言，其主要的特点就是：价格高，所以，在一定程度上，就会影响其应用领域。因此，对于这类产品而言，其在未来的方向是：自动化，在保证质量的基础上，实现价格的最优化。

5 结语

通过上述的分析可知，现阶段，随着我国社会的进步以及经济水平的不断提升，人们的环保意识逐渐增强，并且也正逐渐落实两型社会，与此同时，对于一些环境法规公约的强制执行，因此，对于PVC 增塑剂而言，其应用领域越来越广泛，同时也正向着绿色的方向不断发展。希望通过文章的研究能够给相关人士带来一定的借鉴意义，同时促进相关行业具有良好的发展空间，并且使其能够获得良好的经济效益，促进其可持续发展。