PVC制品中增塑剂的利与弊

在聚合物中加入一些与聚合物溶解的低分子材料，使其玻璃化Tg这种低分子物质被称为增塑剂，也被称为增塑剂。

增塑剂的添加稀释了聚合物，降低了聚合物链之间的力，因此强度降低，强度的降低值与增塑剂的添加成正比。另一方面，随着增塑剂含量的增加，材料的冲击强度也随着增塑剂含量的增加而增加。

聚氯乙烯(PVC)世界上第二大通用塑料材料PVC制品占PVC30%的市场份额广泛应用于制造人造皮革、食品包装材料、电线电缆和儿童玩具。PVC使用的增塑剂主要是邻苯二甲酸二(2)-乙基(DEHP)，它具有与PVC相容性好，增塑效率高，价格低，不影响产品安全和电绝缘。DEHP而且是小分子物质PVC没有化学键合，其添加量通常高达30wt%～50wt%，因此DEHP容易迁移到外部介质，恶化产品性能，造成环境污染。DEHP迁移也会危害人体健康。因此，增塑剂迁移带来的问题引起了广泛关注，亟待解决。

增塑剂迁移

软质PVC几十年来，产品中的增塑剂在使用过程中容易迁移到外部，引起了广泛的关注。解决这些问题有三种方法。

——2015年化学进展(2/3)

DEPH的迁移行为

DEHP与PVC良好的相容性取决于良好的相容性DEHP两个分子基和PVC 在分子链上C—Cl 偶极-偶极相互作用和基础Cl原子的α及β位上H弱氢键的相互作用是次级键(弱德华力)，两者之间没有化学键合DEHP390也是小分子物质(分子量为)。因此，软质PVC特别是在热、压、血、药液等外部介质的作用下，DEHP从产品到外部介质很容易转移。

聚合物链段之间的间隙可视为聚合物中小分子的传递。聚合物分子链段通常包括线性、分支链和交联型，并在链段之间排列和堆叠。因此，聚合物的内部空间网络结构极其复杂，存在于晶体区和非晶体区。大多数非晶体区域不确定，链段之间的间隙大于晶体区域，因此小分子的迁移和扩散速度低于非晶体区域。将小分子的几何形状简化为纹理形式，如图所示。

温度、PVC以及增塑剂各自的产品特性、增塑剂的含量和介质的理化性质，这里就不一一重复了。为了抑制增塑剂的迁移和扩散，可以采用的方法有PVC表面处理、PVC接枝改性，与聚合物增塑剂混合，加入纳米颗粒，加入蒙脱土，浸泡有机溶剂PVC形成共价键、增塑剂改性等。

应对措施

增塑剂的迁移过程分为三个步骤：增塑剂从内部扩散到PVC表面-增塑剂穿过表面-增塑剂从表面进入外部介质。因此，抑制增塑剂迁移的方法有：1）使用分子量高、耐迁移性好的增塑剂；2）增加增塑剂和PVC基体之间的相互作用或增加了增塑剂迁移过程中的障碍；3）软物理或化学处理PVC表面处理或涂层使增塑剂无法通过产品表面。

耐迁移增塑剂

增塑剂的抗迁移性与其分子量和分子结构密切相关。通过增加增塑剂的分子量和结构设计，获得更好的抗迁移性和安全性DEHP的增塑剂。

以上是几种已开发的替代品DEHP环保增塑剂。此外，分子量在1000到数十万之间PVC相容性好，Tg较低的大分子聚合物和PVC共混，从而提高PVC的柔韧性。

加入纳米填料

纳米颗粒尺寸小，表面悬挂键多，不饱和，易吸附其他物质；纳米颗粒本身不迁移，可阻碍和抑制PVC和DEHP分子运动减少了增塑剂的迁移。(研究表明，该方法不有效)

PVC表面层处理

表面交联PVC表面分子形成一个由化学键连接的三维网络。分子键之间的化学交联大大降低了分子链的运动能力，阻碍了增塑剂的迁移。具体方法包括辐照交联、引入光敏基团和直接反应交联。该方法效果良好，但往往导致产品发黄、机械性能下降等副作用。

新型增塑剂等

Eg：半氧硅烷(POSS)，笼分子中心有一个类似二氧化硅的无机核，被有机基团包围。它是一种无机杂化结构(RSiO3/2)n，n六、八、十等偶数。它的尺寸相当于大多数聚合物链段或无规线团，所以它将是POSS聚合物网络的引入会改变聚合物的物理化学性能。Soong等研究发现methacry-POSS(即R甲基丙烯酸丙酯基团POSS)可以对PVC但增塑效率和PVC相容性有限。