如何将增塑剂应用到高分子材料中，对高分子材料的性能有什么影响？

任何加入到聚合物体系中能增加聚合物体系可塑性的东西都可以称为增塑剂。

增塑剂的主要作用是削弱聚合物分子间的二级价键，即范德华力，从而增加聚合物分子链的流动性，降低聚合物分子链的结晶度，即增加聚合物的可塑性，表现为聚合物的硬度、模量、软化温度和脆性温度降低，而伸长率、弯曲柔韧性和柔韧性增加。

塑化剂按作用方式可分为两种，即内部塑化剂和外部塑化剂。

内部增塑剂实际上是聚合物的一部分。通常，内部增塑剂是在聚合物聚合过程中引入的第二种单体。因为第二单体* * *聚集在聚合物的分子结构中，所以聚合物分子链的规整性降低，即聚合物分子链的结晶度降低。例如，氯乙烯-乙烯基酯共聚物比氯乙烯均聚物软。内增塑剂的使用温度范围比较窄，必须在聚合过程中加入，所以内增塑剂使用较少。

外部增塑剂是低分子量化合物或聚合物。将其添加到待增塑的聚合物中可以增加聚合物的塑性。外用增塑剂一般是沸点高、难挥发的液体或熔点低的固体，多为酯类有机化合物。通常，它们不与聚合物发生化学反应，与聚合物的相互作用主要是在高温下溶胀，与聚合物形成固溶体。外用增塑剂性能全面，生产使用方便，用途广泛。现在人们一般把塑化剂称为外用塑化剂。邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)都是外用增塑剂。

2.增塑剂的分类和性质

增塑剂种类繁多，其研发阶段有65，438+0，000多种，但用于商业生产的增塑剂有200多种，来源于石油化工的邻苯二甲酸酯类最多。

塑化剂有很多种分类方法。根据分子量的大小，可分为单体增塑剂和聚合增塑剂；按形状可分为液体增塑剂和固体增塑剂；按性能可分为通用增塑剂、耐寒增塑剂、耐热增塑剂和阻燃增塑剂。根据增塑剂的化学结构进行分类是一种常用的分类方法。

按化学结构可分为:

(1)邻苯二甲酸酯(如DBP、DOP、DIDP)

(2)脂肪族二元酸酯(如己二酸二辛酯DOA和癸二酸二辛酯DOS)。

(3)磷酸酯(例如磷酸三苯酯TCP和磷酸甲苯基二苯基酯CDP)

(4)环氧化合物(例如环氧化大豆油和环氧化油酸丁酯)

(5)聚合物增塑剂(如己二酸丙烯酯)

聚酯)

(6)苯甲酸酯(例如1，2，4-偏苯三酸三异辛酯)

(7)含氯增塑剂(如氯化石蜡和五氯硬脂酸甲酯)

(8)烷基磺酸盐

(9)多元醇酯

(10)其他增塑剂

理想的增塑剂应具有以下性能:(1)与树脂相容性好；(2)塑化效率高；(3)对热光线稳定；(4)低波动性；(5)流动性低；(6)耐水性、对油和有机溶剂的萃取性；(7)低温下良好的柔韧性；(8)良好的阻燃性；(9)良好的电绝缘性；(10)无色无味无毒；(11)防霉性好；(12)具有良好的抗污染能力；(13)增塑糊具有良好的粘度稳定性；(14)便宜。

在增塑剂中，邻苯二甲酸酯类增塑剂的用量最大，约占增塑剂总产量的80%。在中国，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)是主要的增塑剂。由于原料酒精来源的限制，DHP、DIDP、DIOP等表现优异的品种产量都不大。

3.邻苯二甲酸酯的反应机理

在增塑剂总产量中，邻苯二甲酸酯占总产量的80%以上，DOP和DBP是其主导产品。以DBP为例，介绍了邻苯二甲酸酯的反应机理。

我国DBP的生产多在常压下进行，原料苯酐和正丁醇在酸性催化剂(如H2SO4)存在下反应。酸性催化剂是传统的酯化催化剂，具有活性高、价格低、易得等优点，但缺点是容易引起副反应。

酯化反应首先是邻苯二甲酸酐分子和醇分子形成邻苯二甲酸一丁酯。该反应在没有催化剂的情况下是放热的，一般倾向于在120℃进行。

完成了。

反应式如下:

单丁酯在H+的作用下与醇分子反应生成二丁酯，生成单丁酯的反应是不可逆的，而单丁酯生成二丁酯的反应是平衡反应，是可逆的。

反应式如下:

总反应式为:

这个反应是平衡反应，所以提高醇的浓度或降低水的浓度，带走反应热，都有利于二丁酸的生成。在实际生产中，为了提高二丁酯的浓度，适宜的温度控制在140 ~ 145℃，这样丁醇可以适当过量，反应生成的水可以及时除去。

4.生产工艺

4.1批量生产流程

间歇式生产设备，即所谓的“万能”生产设备，美国Reichhold化学公司的一套生产设备就是这种“万能”生产设备的典型。该装置可以处理60多种原料，除了普通邻苯二甲酸酯外，还可以生产其他种类的增塑剂，如脂肪族二元酸酯。

邻苯二甲酸酯的批量生产，工艺条件相似，随原料和产品性质略有不同。以生产DBP为例，邻苯二甲酸酐和正丁醇在酸性催化剂(如H2SO4)存在下进行酯化反应。为了使平衡反应有利于DBP的形成，在反应过程中不断除去酯化反应生成的水，可以加入适量的正丁醇。

酯化后加入适量NaOH溶液中和H2SO4，废水分层后脱醇，减压除去未反应的正丁醇。然后加入活性炭脱色，脱色后过滤得到最终产品DBP。DBP生产工艺框图如图1所示，包括酯化、中和、脱醇、脱色、过滤五个生产过程。间歇生产工艺的五道工序都是间歇作业。

间歇生产的优点和缺点:

优点1)投资少，建设快。

2)产品切换容易，可生产多种增塑剂。

3)技术简单，人员素质容易满足。

缺点1)产品质量波动大，不稳定。

2)技术落后，劳动强度大。

3)能源和材料消耗高

间歇式生产适用于各种增塑剂的小规模生产，投资少，见效快。

4.2连续生产过程

由于对DOP和DBP增塑剂的巨大需求，基于DOP和DBP的连续生产工艺已被广泛采用。目前国内DOP最大单线产能为5万吨/年，DBP最大单线产能为2万吨/年。

在连续生产中，酯化反应器可分为两类:塔式反应器和级联反应器。使用酸性催化剂时，选择塔式酯化器是合理的；当使用非酸性催化剂或不使用催化剂时，由于反应混合物的长停留时间，使用阶梯式串联反应器更合适。

DBP连续生产工艺的酯化、中和、脱醇、脱色、过滤五个过程都是连续操作。

连续生产的优点和缺点:

优点:1)产品质量好且稳定。

2)能耗物耗低，经济效益好。

3)技术先进，劳动生产率高。

4)自动化水平高，劳动强度低。

缺点1)建设周期长，一次性投资大。

2)主体设备制造加工困难。

3)产品切换困难，不适合生产各种增塑剂。

4)对工人素质要求高。

连续生产适合大规模生产，原料来源有保证，生产管理水平高，人员素质高。

4.3半连续生产工艺

所谓半连续生产，就是酯化过程是间歇的，酯化后的工序(中和、脱醇、脱色、过滤)是连续的。半连续生产过程是间歇生产过程向连续生产过程的过渡阶段。我国主要邻苯二甲酸酯类增塑剂DOP、DBP的生产大多采用半连续生产工艺。其规模一般为1 ~ 20000吨/年。

半连续生产的优点和缺点:

优点1)投资低于连续生产。

2)比连续生产更容易切换品种，更适合生产多品种增塑剂。

3)部分连续生产，操作方便，原料产量与全连续生产基本相同。

4)与批量生产相比，生产方式大，劳动生产率高。

缺点1)与连续生产相比，劳动强度大，产品质量易波动。

2)间歇酯化比连续酯化消耗更多的能量。

3)自动化程度低于连续生产。

半连续生产更适合规模适中、品种多样的增塑剂生产。生产品种灵活是半连续生产的一大优势。

5.结束语

由于增塑剂的量大、品种多，增塑剂的生产技术趋向于两方面发展。一方面是主增塑剂的连续量产；另一方面是特种增塑剂的多品种小批量间歇生产。

随着PVC产量的增加和石化工业的发展，增塑剂已经发展成为以石化工业为基础，以生产邻苯二甲酸酯为主的大型生产化工行业。邻苯二甲酸酯占增塑剂总产量的80%以上，为大规模连续生产提供了条件。由于塑化剂多品种、小批量的存在，对于“通用”生产设备，即批量生产的发展和生存仍然是必要的。

为了减少产品的颜色，提高产品的热稳定性，进一步简化工艺流程，非酸性催化剂已经工业化。使用非酸性催化剂主要优点是副反应少，产品颜色浅，产品精制简单，废水少，水质好，产品热稳定性好，收率高。

损害

不久前，广州食品安全信息网发布消息称，同济大学的一项研究证实，食用油塑料桶中的塑化剂对人体有害。“用塑料桶装食用油，食用油会溶解成对人体有害的塑化剂。”消息称，同济大学基础医学院李曙光教授课题组收集了市场上销售的不同品牌、不同出厂日期的塑料桶大豆色拉油、调和油、花生油和散装大豆油。经测定，发现几乎所有品牌的塑料桶装食用油都含有塑化剂“邻苯二甲酸二丁酯”。推断食用油中检出的塑化剂主要来自塑料容器。这种塑化剂对人体生殖系统有毒，尤其对男性。