基于PVC无毒增塑剂的应用探究

孙伟民

（辽宁石化职业技术学院石油化工系，辽宁 锦州 121001）

基于PVC无毒增塑剂的应用探究

Application of PVC-based non-toxic plasticizers

孙伟民

（辽宁石化职业技术学院石油化工系，辽宁 锦州 121001）

PVC的种类庞杂而繁多。为了对PVC无毒增塑剂的应用进行全面而系统地分析和研究，本文以增塑剂为研究对象，简要地阐述了传统增塑剂的主要类型，详细地分析了选用PVC增塑剂的参考因素，深入地探讨了PVC无毒增塑剂不同种类的不用应用，以期为PVC无毒增塑剂的研究学者们提供应用方面的理论支撑和实际参考。

PVC；无毒增塑剂；应用

PVC，即聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride），具有较高的强度、可塑性和耐久性，在各个生产方面都有着极大的应用价值。PVC作为原材料，被广泛应用于电路安装的电缆护套、医用器材、农用薄膜、异型材和板材、硬质管和软质管等生产型材的制作和加工。作为PVC中应用面积最广和应用数量最大的一种助剂，PVC增塑剂的应用为PVC工业化的发展和世界化的通用做出了相当重要的贡献。

1 传统增塑剂的主要类型

就目前而言，日常生产中常用的、具有重要应用价值的增塑剂约有一百多种。依据增塑剂内部不同的化学结构进行划分，可以将传统的增塑剂分为主增塑剂，即邻苯二甲酸酯类，比如DBP和DIOP等；副增塑剂，即含氯增塑剂，比如氯化石油和氯化石蜡等；耐寒型增塑剂，即聚酯增塑剂和脂肪族二元酸酯类，比如DBS和DOZ等；耐燃型的增塑剂，即磷酸酯类，比如TXP和TCP等。

2 选用增塑剂的参考因素

增塑剂的选用要全面地考虑到应用领域的具体要求和PVC自身的化学性质。除了首要的价格因素之外，相关人员在选用PVC增塑剂的时候一定综合参考以下几个方面：增塑剂和树脂之间相容性的良好程度；实际增塑的速度和效率；挥发性、迁移性和耐抽出性之间的高低平衡；对人畜和农作物是否完全无毒、无污染；耐光、耐热、耐寒、耐冻、耐霉菌、耐化学药品等方面的环境稳定性是否良好，以及电绝缘

性和黏连度是否达到了相关的规定和标准。

3 PVC无毒增塑剂的具体应用

随着科学技术的不断进步和信息网络的大面积普及，PVC方面的研究学者很快发现传统的PVC增塑剂含有大量的毒性，可能会引起人体的癌变和其它病变。所以，PVC无毒增塑剂的研究和开发就成了相关学者们的当务之急。

3.1 环氧类增塑剂

环氧类增塑剂是PVC中最常用的一种辅助性热稳定剂，配合着主要热稳定剂一起使用，会产生较高的协同作用。作为在PVC制品中起热稳定作用的辅助型试剂，环氧增塑剂在一般情况下是不会用于硬质PVC制品加工中的。这种具有较高隔热性和耐光性的增塑剂主要适用于暴露在地表或室外，接受阳光直射的软质PVC制品。和传统的有毒增塑剂相比，环氧增塑剂的毒性相对较小，几乎可以忽略不计。

作为环氧类增塑剂中产量和需求量都最大的一种PVC无毒增塑剂，环氧大豆油（ESO）的消费量每年在环氧类增塑剂中所占的比重都达到了七成以上。由于环氧大豆油具有较高的无毒性、耐光性、隔热性和较低的挥发性以及在低温状态下的良好柔韧性。因此，被广泛应用为食品的包装材料和医药器材的制作材料。另外，和PVC相容性极高的环氧大豆油，还可以有效改善PVC的流动性，在增强PVC内部大分子之间活动性的同时削弱分析之间的作用力。在PVC制品加工成型的整个过程中，环氧大豆油的加入能够有效降低加工成型期间所产生的能源消耗，在减少应用前期成本资金的同时，提高应用后期的经济效益。

3.2 柠檬酸酯类增塑剂

柠檬酸酯类的增塑剂主要应用于跟食品直接接触的一些塑料制品的制作过程中，具有无毒、无臭、耐热、耐寒、耐水等综合性的特性。不难看出，柠檬酸酯类的增塑剂是食品包装和医用器材最理想的一种增塑剂品种。

柠檬酸三丁酯（TBC）是柠檬酸酯类增塑剂中最典型的一种无毒无害、绿色环保的增塑剂，主要由丁醇和柠檬酸这两种原材料构成。丁醇是用像糖蜜、薯干等一类的再生作物发酵制成，柠檬酸是由像玉米、淀粉等微生物发酵糖质混合而成。采用纯天然材料制成的柠檬酸三丁酯增塑剂可以应用于食品包装、医用器材、卫生用品、人造皮革和饮食器皿等多个生产领域的制作工艺。这种“绿色”的增塑剂可以让PVC制品在增塑之后具备良好的低温挠曲性，在熔封时也能够保持不变色，对热稳定。

乙酰基柠檬三丁酯（ATBC）是另一种在国外得到了广泛发展的PVC无毒增塑剂。PVC制品在经过乙酰基柠檬三丁酯的增塑之后能够得到良好的低温挠曲性能。和传统的PVC增塑剂相比较，乙酰基柠檬三丁酯的增塑不管是质量、效率还是速度都比传统增塑剂要高得多。乙酰基柠檬三丁酯的耐水性和对油抽出性都跟邻苯二甲酸酯类的增塑剂很像，但是无毒无臭和无污染的绿色环保性要比邻苯二甲酸酯优良得多，能够充分满足食品和医药用品对绿色包装的高要求。

3.3 偏苯三酸类增塑剂

作为偏苯三酸类增塑剂中主要的种类之一，偏苯三酸三辛酯（TOTM）是在美国阿莫科公司在20世纪50年代开发出来的一种增塑剂，在偏苯三酸类的增塑剂的类型中占有主导性的核心地位。这种增塑剂在通常情况下是用辛醇和偏苯三酸酐这两种原材料酯化而成，具有良好的耐油性、电绝缘性与可加工性。和聚酯增塑剂相比，偏苯三酸三辛酯的热稳定性、低挥发性和耐寒性等都要优秀一些，只有耐油性比不上聚酯增塑剂。所以，偏苯三酸三辛酯被广泛应用为PVC的耐热增塑剂、90 ℃级别耐热电缆配方的增塑剂和抗溶剂交联氯乙烯树脂的增塑剂等。以美国为例，美国每年应用偏苯三酸三辛酯制作的电线电缆在电线电缆增塑剂的总量中占到了13%的比重，而每年有78%的偏苯三酸三辛酯被投入电线电缆的生产行业。

偏苯三酸三甘油酯的原材料是甘油和偏苯三酸三酯，将二甲苯作为引发酯化反应的主要溶剂，以氧化铊为反应过程中的主要催化剂，成功酯化过后的产物就是偏苯三酸三甘油酯的增塑剂。这种增塑剂的低温挠曲性很高，非常适用于各种生产行业成型过程中的加工工艺，尤其适用于电冰箱的密封条、汽车内部的装饰塑料和PVC电线电缆的绝缘材料等特殊制品的塑料配方。偏苯三酸三甘油酯的弹性、柔软性、耐溶性决定了其适用于PVC制品的优越性，其无毒性又决定了适用于食品、医药和儿童玩具制品的优越性。现在，偏苯三酸三甘油酯已经取代了邻苯二甲酸酯类增塑剂，成为制作输血管和储血袋的一种新型材料。

4 结束语

无毒的增塑剂采用了新的催化剂与合成工艺，有效降低了PVC制品的制作成本，正在一步步向着绿色环保和无毒、无污染的转变方向发展。PVC无毒增塑剂的原材料，在中国有着丰富的材料资源，却没有形成与之相应的应用领域。相信在不久的将来，PVC无毒增塑剂将会在中国得到更加广泛的应用。

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1009-797X（2016）04-0051-02

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10.13520/j.cnki.rpte.2016.04.020

孙伟民，男，辽宁石化职业技术学院副教授，工程硕士学位，主要研究方向为精细化工。

2015-12-22