增塑劑

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增塑劑(Plasticizer)

目錄

什麼是增塑劑[1]

  增塑劑是指凡添加到聚合物體系中,能使聚合物體系增加塑性的物質。

增塑劑的分類[2]

  (1)按相容性的差異分

  可分為主增塑劑和輔助增塑劑。主增塑劑是指能與樹脂充分相容的增塑劑,或稱溶劑型增塑劑。它的分子不僅能進入樹脂分子鏈的無定型區,也能進入分子鏈的結晶區。因而它不會滲出、噴霜等,可以單獨使用。

  輔助增塑劑即非溶劑型增塑劑,一般不能進入樹脂分子鏈的結晶區,只能與主增塑劑配合使用,所以也稱增量劑。

  增塑劑總量中的75-80%應用於聚氯乙烯塑料,主要是碳原子數6-11的脂肪醇與鄰苯二甲酸類合成的酯類,其中最為主要的是鄰苯二甲酸二辛酯(DOP),是標準增塑劑。此外,還有環氧類、磷酸酯類和癸二酸酯類增塑劑及氯化石臘類增量劑等。

  (2)按作用方式分

  可分為內增塑劑和外增塑劑。通常,內增塑劑是在聚合過程中加入的第二單體,以進行共聚對聚合物進行改性。如氯乙烯-醋酸乙烯共聚物比氯乙烯均聚物更加柔軟。內增塑劑的優點是相容性優異;缺點是通用性差,使用溫度範圍窄。

  外增塑劑,通常是高沸點難揮發的液體或低熔點固體,將其添加到需要增塑的聚合物中,可以增加聚合物的塑性。外增塑劑不與聚合物發生化學反應,和聚合物的相互作用主要是在升高溫度時的溶張作用,與聚合物形成一種固體溶液。內增塑劑優點是性能全面、生產和使用方便;缺點是相容性差。

  (3)按分子的化學結構分

  可分為單體型和聚合物型。絕大多數增塑劑為單體型,有固定的分子量,如鄰苯二甲酸酯類、脂肪酸二元酸酯類等,也有分子量不固定的單體增塑劑,如環氧大豆油;由二元酸與二元醇縮聚而得的聚酯(M為1000-6000)是聚合型增塑劑。

  (4)按增塑劑的應用特性分

  �可分為通用型和特殊型。一些增塑劑性能比較全面,但沒有特殊的性能,稱之為通用型增塑劑,如鄰苯二甲酸酯類;一些增塑劑除了增塑作用外,尚有其它功能,如脂肪酸二元酸酯類等,具有良好的低溫柔曲性能,稱為耐寒增塑劑,而磷酸酯類有阻燃性能,稱為阻燃增塑劑。

  (5)按化學結構分

  ①鄰苯二甲酸酯(如:DBP、DOP、DIDP)

  ②脂肪族二元酸酯(如:己二酸二辛酯DOA、癸二酸二辛i~DOS)

  ③磷酸酯(如:磷酸三甲苯酯TCP,磷酸甲苯二苯酯CDP)

  ④環氧化合物(如:環氧化大豆油,環氧油酸丁酯)

  ⑤聚合型增塑劑(如:己二酸丙二醇聚酯)

  ⑥苯多酸酯(如:1,2.4一偏苯三酸三異辛酯)

  ⑦含氯增塑劑(如:氯化石蠟、五氯硬酯酸甲酯 )

  ⑧烷基磺酸酯

  ⑨多元醇酯

  ⑩其它增塑劑

增塑劑的應用[3]

  1.混凝土應用

  一般混凝土的含水量越高,其流動性及加工性越好。但在混凝土有足夠的水分時,混凝土凝固後的強度和含水量恰成反比。因此若要混凝土有高強度,混凝土的水量不能過多,此時的加T性就會變差,塑化劑可以在不影響混凝土的加工性的條件下減少其含水量(因此稱為減水劑),同時也提升混凝土的強度。若混凝土中加入了Pozzolana火山灰時,也會加入塑化劑來提升強度。生產高強度混凝土或纖維強化混凝土時,常用此方式來提升強度 。

  2.石膏乾壁應用

  石膏千壁中使用的塑化劑也稱為分散劑,可增加石膏凝固之前的加工性。為了減少使乾壁乾燥所需的能量,在製作時會加人較少的水,此時的加工性就會變差,加入塑化劑可以改善其加工性。一般而言一平方尺(MSF)大小、1/2英寸厚(即15 g/m2)的乾壁加入2磅的塑化劑即可。若加入過量的塑化劑,會出現緩凝作用,也會使石膏乾壁強度變差。

  3.含能材料應用

  含能材料及煙火藥劑一般會使用增塑劑,一方面可以改善推進劑的本身或其粘合劑的物理性質,另一方面也可以當成輔助燃料,提升單位質量燃料所提供的推進力(即比沖)。在固態火箭推進劑及無煙火藥中特別需要增塑劑改善物理性質或提升比沖。可提升比沖的增塑劑一般稱為含能增塑劑(energeticplasticizer)。其優點是可減少推進劑的質量,增加火箭酬載或提升其最大速度。

  4.食品包裝

  聚乳酸(PLA)用作食品包裝材料有其獨特的優勢,其完全可以替代傳統的包裝材料,而且其獨特的環保性讓其在包裝材料的未來發展中占有重要的一席。PLA材料具有光潔的錶面和高度的透明度,因此可以在食品包裝應用領域同聚苯乙烯和PET競爭。PLA目前已經應用於如水果蔬菜、雞蛋、熟食和烘烤食品的硬包裝。PLA薄膜正在用於三明治、餅干和鮮花等商品包裝上。還有將PLA吹塑成瓶子用於包裝水、湯、食品和食用油等方面的應用。

  5.環境水體中

  水中的酞酸酯類在水中的溶解度高於有機氯代烴類,工業區的河水、雨水、海水中的酞酸酯含量可比多氯聯苯高到10~1000倍。它們被吸附在水中的懸浮顆粒物上或者以溶解的狀態存在。現在全球地面水中酞酸酯的含量約為ppb級。但在靠近工業區的水域則含量比較高,美國密西河口酞酸二異辛酯的濃度已經達到了0.6ppm,蘇必利樂湖湖灣的水樣中酞酸二異辛酯的濃度約為0.3ppm,以俄亥俄河河水為水源的自來水中同樣檢測出了酞酸二丁酯。地面水中的酞酸酯類十分的穩定,它不易分解,主要是來源於地表徑流、工業農業廢水和空氣中顆粒物的沉降等等。

增塑劑的危害[3]

  鄰苯二甲酸酯類增塑劑本非食品或食品添加劑,但它很容易從塑料中釋放,並且穩定不易降解,對人類的健康和環境造成了損害和污染。近期由於臺灣地區等多家企業產品受到塑化劑污染,涉及到的產品有:運動飲料、果汁飲料、茶飲料、果醬、膠囊錠狀粉狀食品、果漿或果凍、添加劑。這場非法食品添加劑釀成的食品安全危機,已引起了社會對塑化劑強烈廣泛的關註。

  1.塑化劑的急性毒性

  塑化劑的急性毒性相對較低,井且存在動物種屬差異。Call等用DHP和DEHP最高溶解度的水溶液對淡水無脊椎動物進行急性毒性試驗,結果動物全部死亡,表明PAEs對無脊椎動物具有一定的急性毒性。

  2.塑化劑對人體內分泌的干擾

  塑化劑有類雌激素作用,大量攝人可能幹擾人體內分泌,作用於人體造成雌激素效應。雌激素效應很可能與生物體的生殖功能障礙、生殖系統發育異常、生殖系統內分泌系統腫瘤以及神經系統發育和功能損傷都有關。Funabashi等發現BBP與天然雌激素雌二醇相似,它均能使成年雌性大鼠下丘腦前區和腺垂體孕酮受體mRNA表達明顯升高,提示BBP具有雌激素活性。對具有正常排卵周期的雌性SD大鼠進行了灌胃染毒29/kg的DEHP,結果發現受試的大鼠自然排卵周期已改變,動情周期延長並且不排卵,受試組大鼠卵泡顆粒細胞變小導致卵泡的體積減小並且出現了多囊卵巢。這主要是通過其代謝產物的MEHP影響到卵巢功能,其作用位點主要是卵巢顆粒細胞。孕酮的分泌量的下降與MEHP存在量效關係。

  3.塑化劑對人體生殖能力的影響

  Bruckel報道,近年來TDS的發病率有增加的趨勢,比如隱睾症是兒童中最常見的先天性畸形,影響2%~4% 或者更多的新生男嬰。塑化劑可以造成宮內暴露的雄性子代生殖器畸形,比如前列腺畸形、尿道下裂、隱睾和肛門生殖器距離(Anogenital Distance,AGD)縮短等。Fisher等採用DBP誘發TDS模型,其結果顯示,當孕期母鼠暴露於一定劑量的DBP之後,不同Et齡雄性子代睾丸重量都明顯低於它的對照組,成年子代裡面約有80% 出現不育、60%有尿道下裂、100%出現隱睾。也有研究發現,在孕後l4天開始經口給予母鼠0~750 ms/kg的DEHP,至分娩後3天就可觀察到雄性仔鼠生殖系統有損害(睾丸萎縮、附睾畸形、尿道下裂等),並存在量效關係。

  4.塑化劑對遺傳物質的影響

  美國國家毒理規劃部(NTP)的實驗報道了大鼠和小鼠能通過食物長期吸收DEHP而引起的肝癌,同時DEHP的代謝單體MEHP也可能導致睾丸間質細胞腫瘤 。與此同時,通過彗星實驗也發現DEHP、MEHP可以對人類血細胞DNA造成損傷。對於DEHP是不是對人類產生致癌作用並且有許多不同的觀點:國際癌症研究署(IARC)、國家毒理規劃署(NTP)將其列為對人類有懷疑的促癌劑;而近段時間綜合研究說DEHP不可能對人類致癌,所以DEHP對人類的危險性被IARC又把DEHP降低了檔次,沒有把DEHP列為可以引起人類癌症的致癌劑。

  5.塑化劑對人體的其他危害

  大量服用塑化劑可引起胃腸道刺激,中樞神經系統抑制、麻痹、血壓降低等。塑化劑的慢性毒性還表現在讓腎功能下降,病竈性腎囊腫數量增加以及腎小管色素沉著,除此之外塑化劑還可產生肺毒性、肝臟毒性、心臟毒性。長期接觸到塑化劑,可引起多發性神經炎和感覺遲鈍、麻木等癥狀。有學者認為目前哮喘病的增多,很有可能與人們在日常生活中接觸塑化劑有關。

參考文獻

  1. 第四章 合成材料助劑.精細化工工藝學.山東理工大學精品課程
  2. 第四章 合成材料助劑.機械化工工藝.山東師範大學精品課程
  3. 3.0 3.1 毛娜.增塑劑的發展及應用[J].廣州化工,2013(16)
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