2022 《塑化剂完全指南》:终极指南
增塑剂 是一种广泛应用于工业生产的聚合物材料添加剂,又称增塑剂。添加到材料中可使其更柔软、更有弹性,增加物质的可塑性,降低其粘度或减少生产过程中的摩擦。
增塑剂通常被添加到聚合物中,以方便在生产过程中处理原材料,或满足最终产品应用的需要。例如,增塑剂通常被添加到聚氯乙烯(PVC)中,否则聚氯乙烯会变得又硬又脆,使其变得柔软易挥发。这使其适用于乙烯基地板、衣服、袋子、软管和电线涂层等产品。
如无机增塑剂
混凝土
在混凝土技术中,增塑剂和超塑化剂也被称为高减水剂。当添加到混凝土混合物中时,它们能赋予混凝土许多特性,包括改善工作性和强度。混凝土的强度与加水量(即水灰比 (w/c))成反比。为了生产出强度更高的混凝土,需要添加更少的水,这使得混凝土混合物难以施工和搅拌。因此,必须使用增塑剂、减水剂、超塑化剂、流化剂或分散剂。
在混凝土中添加水泥掺合料以提高强度时,通常还会使用增塑剂。这种混合配比方法在生产高强度混凝土和纤维增强混凝土时尤其流行。
通常每单位重量水泥添加 1-2% 增塑剂即可。添加过多塑化剂会导致混凝土过度离析,因此不建议使用。根据所使用的具体化学品,过多使用塑化剂可能会产生阻塞效应。
增塑剂通常由造纸业的副产品木质素磺酸盐制成。超塑化剂通常由磺化萘缩合物或磺化三聚氰胺甲醛生产,不过现在也有基于聚羧酸醚的新产品。传统的木质素磺酸盐类增塑剂、萘类和三聚氰胺磺酸盐类超塑化剂通过静电排斥机制分散絮凝的水泥颗粒。在普通增塑剂中,活性物质被吸附在水泥颗粒上,使其带负电,从而导致颗粒之间产生斥力。木质素、萘和三聚氰胺磺酸盐超塑化剂是有机聚合物。长分子将它们缠绕在水泥颗粒上,使它们带高负电荷并相互排斥。
聚羧酸醚增塑剂(PCE)或单独的聚羧酸盐增塑剂(PC)的作用与磺酸盐类增塑剂不同,它通过立体稳定作用分散水泥。这种分散形式的效果更强,可改善水泥混合物的工作性。
灰泥
可在墙板灰泥混合物中添加增塑剂,以提高可加工性。为了减少干燥墙板所消耗的能量,需要添加较少的水,这使得石膏混合物非常不可行且难以混合,因此必须使用增塑剂、减水剂或分散剂。一些研究还表明,过多的木质素磺酸盐分散剂可能会造成滞后。数据表明,无定形晶体的形成会损害核心中机械针状晶体的相互作用,从而无法形成更坚固的核心。糖、木质素磺酸盐(如醛酸)和萃取化合物中的螯合剂主要起阻滞作用。这些低浓度减水分散剂通常由造纸工业的副产品木质素磺酸盐制成。
高增塑剂通常是由磺化萘缩合物生产的,不过聚羧酸醚是一种更现代化的替代品。这些高减水剂的用量是木质素磺酸盐的 1/2 到 1/3。
传统的木质素磺酸盐和萘磺酸盐类增塑剂通过静电排斥机制分散絮凝石膏颗粒。在传统增塑剂中,活性物质被吸附在石膏颗粒上,使其带负电,从而导致颗粒之间产生斥力。木质素和萘磺酸增塑剂是有机聚合物。长分子缠绕在石膏颗粒上,使其带高负电荷并相互排斥。
能量材料
高能材料的火工合成物,特别是固体火箭推进剂和火炮用无烟火药,通常使用增塑剂来改善推进剂粘合剂或整个推进剂的物理性质,以提供辅助燃料,并在理想条件下,提高比能量输出(如比冲)。高能增塑剂可改善高能材料的物理性质,同时提高其比能量产出。高能增塑剂通常优于非高能增塑剂,尤其是在固体火箭推进剂中。高能增塑剂可以减少所需的推进剂质量,从而使火箭运载工具可以运载更多的有效载荷或达到更高的速度。然而,出于安全或成本的考虑,火箭推进剂中甚至可能需要非高能增塑剂。固体火箭推进剂用于为航天飞机提供燃料。固体火箭助推器使用 HTPB(一种合成橡胶)作为非高能二次燃料。
石膏干墙的应用
石膏干墙中使用的增塑剂也叫分散剂,它可以在石膏凝固前提高石膏的可加工性。为了减少干燥干墙所需的能量,在生产过程中会减少加水量,此时的可加工性会变差。添加增塑剂可以改善其加工性。但是,如果添加过量的增塑剂,就会产生缓凝效果,石膏干墙的强度也会下降。
能源材料应用
发射材料和烟火剂通常使用增塑剂。一方面,它们可以改善推进剂或其粘合剂的物理性质。另一方面,增塑剂还可用作辅助燃料,以增加单位质量燃料(即比冲力)所提供的推进力。在固体火箭推进剂和无烟火药中,尤其需要增塑剂来改善物理性质或增加比冲。能增加比冲的增塑剂一般称为高能增塑剂。其优点是可以减少推进剂的质量,增加火箭的载荷或提高火箭的最大速度。
食品包装
聚乳酸(PLA)用作食品包装材料有其独特的优势。它可以完全替代传统包装材料,其独特的环保性使其在未来包装材料的发展中占有重要地位。聚乳酸材料表面光滑,透明度高,因此在食品包装应用中可以与聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)相抗衡。聚乳酸目前用于硬包装,如水果和蔬菜、鸡蛋、熟食和烘焙食品。聚乳酸薄膜正在用于三明治、饼干和鲜花等商品的包装。此外,还可将聚乳酸吹制成瓶子,用于包装水、汤、食品和食用油。
日常生活中经常使用的保鲜膜,一种是无添加剂的PE(聚乙烯)材料,它的粘度较差;另一种是PVC(聚氯乙烯)保鲜膜,它含有大量的增塑剂,使PVC(聚氯乙烯)材料变得柔软,粘度增加,适用于生鲜食品的包装,因此应用较为广泛。另一种含有增塑剂的产品是用 PVC 制成的儿童玩具。欧盟规定,塑料玩具中的增塑剂含量必须小于 0.1%。女性常用的香水和指甲油等化妆品也含有塑化剂。
增塑剂的作用和检测方法是什么?
增塑剂的作用
增塑剂是大宗工业产品,广泛应用于国民经济的各个领域,包括塑料、橡胶、粘合剂、纤维素、树脂、医疗器械、电缆等数千种产品。
例如,一般常用的保鲜膜,一种是无添加剂的 PE(聚乙烯)材料,但其粘度较差;另一种广泛使用的是 PVC(聚氯乙烯)保鲜膜,有大量的增塑剂使 PVC(聚氯乙烯)材料柔软并增加粘度,非常适合鲜活食品的包装。
另一种广泛存在的塑化剂产品是用 PVC 制成的儿童玩具,欧盟已明文规定塑料玩具中的塑化剂含量需小于 0.1%,但台湾地区并没有明确的规定或限制。
女性经常使用香水、指甲油等化妆品,邻苯二甲酸盐作为固香剂可保持香味,或使指甲油膜更光滑。
增塑剂检测方法
目前,增塑剂的检测主要采用气体分析技术和液体分析技术。气体法分析增塑剂具有无背景干扰问题的优点,但气体法对于含水的液体样品不能直接进样处理,且运行时间长,约需 30 分钟,灵敏度也不如液体法高。从应对法规的挑战和样品来源以及增塑剂种类不断增加的角度来看,液质分析技术更具前瞻性。但是,液-液技术也有其缺点,即增塑剂的背景干扰太大,严重影响定性和定量。
同系列的阻燃增塑剂
Lcflex® T-50 | T-50; ASE | 化学文摘社编号 91082-17-6 |
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Lcflex® TOTM | 偏苯三酸三辛酯 | CAS 3319-31-1 |
Lcflex® BBP | 生物基增塑剂、高效增塑剂 | |
Lcflex® TMP | 三羟甲基丙烷 | 化学文摘社编号 77-99-6 |
Lcflare® TCEP | 磷酸三(2-氯乙基)酯 | 化学文摘社编号 115-96-8 |
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