聚氯乙烯环保增塑剂性能分析
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摘要：PVC对增塑剂的吸收过程是与时间相关的非定常过程：首先是增塑剂树脂颗粒间隙润展缓慢吸收的“第一诱导期”；而后增塑剂分子获得能量得以活化，突破亚粒子皮膜而渗入和润展聚集粒子间隙使之溶胀，进入快速的“第一溶胀期”；第一溶胀达到平衡后，增塑剂分子开始在聚集粒子表面润展，突破初级粒子粘结力而渗入其间，吸收进入“第二诱导期”；经过“第二诱导期”的持续作用，PVC分子链各运动单元均被活化，增塑剂分子获得更高能量得以渗入到初级粒子，进入到PVC分子链段之间，达到分子水平的溶胀，吸收进入“第二溶胀期”。
关键词：聚氯乙烯；环保增塑剂；吸收；迁移；性能
引言
增塑剂是聚氯乙烯加工中最重要的助剂，其吸收量的大小、吸收所需时间及温度条件与加工工艺和制品性能都有着极为密切的关系。增塑剂的用量影响着加工中的流动性、制品的刚性和韧性；吸收所需时间则影响着成型周期及生产效率。增塑剂吸收的温度条件受制于PVC树脂的热不稳定性，同时也决定了其吸收速率。PVC制品应根据其所需性能，选择高效、环保的增塑剂和其它助剂，但增塑剂因其与PVC的相容性差异，需要确定合适的配方并进行合理配伍才能发挥最佳效果。然而新型的增塑剂由于在结构与性质与传统增塑剂有很大差异，有必要对其增塑性能进行较为详尽的研究，以满足实际加工和工业发展的需求。
二、实验原料与设备
2.1原料悬浮聚氯乙烯（S-PVC）：
优级；偏苯三酸类增塑剂（TOTM）；环氧大豆油增塑剂（ESO）：Plac775；环氧化植物油增塑剂：Vif5705；硬脂酸甘油酷类增塑剂：Pac8；蓖麻醇酸酷类增塑剂：Flep8；LPlas-l增塑剂；LPlas-2增塑剂。
2.2设备和仪器
离心机： 800B型，上海安亭科学仪器厂；高温实验箱：WG100A，上海亿达华实验仪器有限公司；电子分析天平：AY220型，日本岛津制作所；扫描电子显微镜（SEM）：JM-636OLV型，日本电子株式会社。
三、实验方法
3.1吸收量测定
实验参照GB/T3400-2002定量测定聚氯乙烯树脂对增塑剂的吸收量。首先称取脱脂棉100±2mg，推入离心管底部并压紧，再加入（1±0.01）g聚氯乙烯粉，将离心管与增塑剂放在恒定实验温度下的烘箱内预热30分钟（常温吸收实验无需预热），然后向离心管中加入2ml相应增塑剂，静置吸收所需时间后，立即取出置于在离心机中离心分离，转速约4000rpm，离心时间为60分钟，离心后称得离心管、树脂以及脱脂棉总重量。按下式计算得到每10鲍聚氯乙烯树脂的增塑剂吸收值X：
式中：m0-由脱脂棉在空白实验中吸收增塑剂的质量，g；
m1-离心管加脱脂棉的质量，g；
m2-离心管加脱脂棉和树脂样品的质量，g；
m3-离心后脱脂棉离心管与样品及吸收的增塑剂的质量，g。
3.2PVC颗粒形态观测
实验采用扫描电镜（SEM）获得不同增塑剂吸收条件下的的PVC颗粒形态，并进行比较分析。
四、结果与讨论
实验选取低于PVC玻璃化温度的40℃、玻璃化温度附近的80℃以及高于玻璃化温度的120℃ ，测定了20分钟内PVC的增塑剂吸收量，以考查温度对增塑剂吸收的影响。根据实验结果，按照增塑剂与PVC的相容性的大小，本文将七种增塑剂分为两组：一组为相容性较好的，包括LPlas-2， ESO， TOTM和Vif；另外一组相容性较差，为LPlas-1， Flep和Pac。
40℃吸收时间20分钟条件下，四种增塑剂吸收量都较小，而且彼此间非常接近。实验还对TOTM增塑剂在室温下（约25℃）进行了长达30天的静置吸收，在40℃和60℃下分别进行了吸收时间为90分钟的吸收量测定，结果显示增塑剂吸收量几乎没有增加。PVC对增塑剂的这一极缓慢的吸收过程，可称之为“第一诱导期”，当外界能量增加如提高温度时，第一诱导期所需时间将会大为缩短。
图1中，80℃吸收时间20分钟情况下，LPlas-2， ESO和Vif的吸收量较之40 ℃下有了明显的增加。这是因为此温度己接近PVC的玻璃化温度（经DSC测定约为85℃此时与PVC极性相近的增塑剂分子在经过第一诱导期后将获得足够的能量而活化，使PVC树脂发生溶胀，从而使增塑剂吸收过渡到“第一溶胀期”。这也表明不同种类的增塑剂由于结构性质的差异，第一诱导期的时间长度不同，同样条件吸收下的吸收量也不同。
120℃吸收时间20分钟条件下，LPlas-2， ESO， TOTM和Vif的吸收量增加较80℃下都十分显著，ESO的吸收量甚至超过了PVC本身的重量。这是因为在PVC玻璃化转变温度以上，分子链段运动非常剧烈，PVC分子链之间的自由体积增大，极性与PVC分子接近的增塑剂分子能够更容易地渗入到PVC分子链之间，产生更强的溶胀作用。
Flep， LPlas-1和Pac三种增塑剂20分钟内的吸收情况， 40℃和80℃的吸收量都很少而且很接近；120℃下较之80℃下约增长了25%，但吸收量仍然很低，只有40g/100g PVC左右。这应该是由三者与PVC相容性决定的。
不同增塑剂相同吸收条件下吸收量的差异，是它们的分子结构性质差异产生的与PVC之间的相容性不同的结果。LPlas-2， ESO， TOTM和Vif与PVC的相容性较好，与PVC的相互作用较强，因而吸收量在玻璃化温度以上可以达到很高。Flep，LPlas-1和Pac与PVC的相容性较差，与PVC分子间的相互作用较弱，因而120℃下20分钟内仍没有出现大量的吸收。
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