論解決PVC增塑劑的析出與遷移問題的方法

作者:   發布時間:2017/6/15 10:06:58   瀏覽次數:6764

PVC中增塑劑遷移和抽出嚴重時，會使制品發生較大變化，引起制品軟化，發粘，甚至表面破裂，析出物往往會造成制品污染，還會影響制品的二次加工。比如，PVC防水卷材中增塑劑分子發生遷移，失去增塑劑后的PVC材料會發生收縮、變硬等現象，從而可能導致防水功能失效。軟質PVC制品用一般溶劑型膠粘劑粘貼時，制品內部的增塑劑往往會遷移到膠接層，引起粘結強度的急劇下降，造成粘結不牢或脫膠等問題。軟質PVC制品進行涂裝或漆裝時，也同樣面臨被抽出增塑劑導致涂層或漆層脫落問題。PVC印刷，增塑劑抽出更是油墨和印刷制造業的大忌。

增塑劑除聚酯等大分子量增塑劑外，均為有機小分子物質，將其添加到PVC中，并沒有聚合到PVC高分子鏈上，而是以氫鍵或者范德華力與PVC分子相結合，彼此保留各自獨立的化學性質。

當軟質PVC長期接觸固定介質（氣相、液相、固相）時，增塑劑會從PVC中陸續解析出來，進入到介質中。根據所接觸介質的不同，增塑劑的損失形式可分為揮發損失、抽出損失和遷移損失。

增塑劑的揮發、抽出、遷移等項損失的過程包括三個基本的階段：

（1）增塑劑向內表面擴散；

（2）在內表面轉變成“橫臥”的狀態；

（3）擴散離開表面。

增塑劑的損失與其本身的分子結構、分子量大小，以及與聚合物的相容性、介質、環境等因素有關。增塑劑的揮發主要取決于其分子量大小和環境溫度，抽出性主要取決于增塑劑在介質中的溶解度，遷移性則與增塑劑和PVC相容性有密切關系。PVC中增塑劑的擴散可以在聚合物與不會滲入聚合物的介質條件下，也可在浸潤聚合物的介質條件下進行。聚合物表面的不同變化和反應，都會對增塑劑的擴散產生影響。增塑劑界面擴散是個復雜過程，與介質、PVC聚合物及增塑劑的相互作用有關。

增塑劑遷移和抽出的不良后果：

1、PVC 中增塑劑遷移和抽出嚴重時會使制品發生較大變化，引起制品軟化、發粘，甚至表面破裂，析出物往往會造成制品污染，還會影響制品的二次加工。

比如，PVC 防水卷材中增塑劑分子發生遷移，失去增塑劑后的 PVC 會發生收縮、變硬等現象，從而可能導致防水功能失效。

2、PVC 中增塑劑析出過程中還會帶出一些組分，如顏料顆粒、香精、抗靜電劑、穩定劑等，由于這些組分的損失，PVC 制品物理性能會下降，一些特性甚至還會喪失。這些析出物還會對與其密切接觸的物質產生污染和破壞。

如把軟質 PVC 和聚苯乙烯產品放在一起，PVC 遷移出來的增塑劑會影響聚苯乙烯產品性能，造成聚苯乙烯產品軟化。

解決 PVC 增塑劑的析出與遷移問題的措施：

 1、添加聚酯增塑劑

聚酯增塑劑與 DOP 等小分子增塑劑有良好的親和性，當 PVC 塑化物中有一定量的聚酯增塑劑時，能起到吸引和固定其他增塑劑不向 PVC 制品表面擴散的作用，從而降低和防止增塑劑的遷移和抽出。

2、添加納米粒子

添加納米粒子可以降低軟質 PVC 中的遷移損失率，提高軟質 PVC 材料的使用性能和壽命。不同納米粒子抑制增塑劑遷移的能力有所不同，納米 SiO2 效果好于納米 CaCO3。

3、使用離子液體

離子液體能夠在較大溫度范圍內控制聚合物的玻璃化溫度，添加它材料的彈性模量和使用 DOP 作增塑劑時相當。因為離子液體高溫下揮發小，其可浸出性低，紫外穩定性好，是一種理想的增塑劑替代品。

 4、表面噴涂防護涂層

在聚合物表面包覆一層非遷移物質來減少增塑劑的浸出和遷移，這種方法的缺點是有可能造成材料柔性的下降，但是，實驗證明這種包覆技術能夠有效阻止增塑劑的浸出，在醫用 PVC 領域有廣泛應用前景。

 5、表面關聯

在有適當的相轉移催化劑的水中，利用硫化鈉將增塑劑表面改性，在光作用下，使 PVC 制品表面形成網狀結構，可以有效防止增塑劑的遷移。經過這種方法處理的軟 PVC，很適合在醫療及相關的設備中應用。

 6、表面改性

聚合物內增塑劑在溶液中的浸出能夠通過調節聚合物表面的特性加以控制，在眾多改性技術中，在表面枝接水溶性聚合物是其中的一個主要方向。

新生增塑劑建議采用在軟質 PVC 表面接枝 PEG 的方法增強基材表面的親水性，從而達到抑制增塑劑浸出的目的。

另外，在水溶液體系中利用相轉移催化劑，采用硫代硫酸鹽陰離子取代 PVC 中氯原子，同樣能夠增強表面親水性，阻止增塑劑在不同溶劑如己烷中的浸出和轉移。