环保增塑剂环保增塑剂（环保增塑剂有哪些主要的品种）

增塑剂是一类重要的低分子量非挥发性化合物，在聚合物工业中广泛用作添加剂。这些物质的主要作用是通过降低二级转变温度，即玻璃化转变温度（Tg）。IUPAC（国际纯粹与应用化学联合会）理事会将增塑剂定义为“掺入材料（通常是塑料或弹性体）中以增加其柔韧性、可加工性或可扩张性的物质或材料”。这些物质降低了聚合物的变形张力、硬度、密度、粘度和静电荷，同时增加了聚合物链的柔韧性、抗断裂性和介电常数。其他性质也受到影响，例如结晶度、光学透明度、导电性、防火性能和抗生物降解性，以及其他物理性质。

在过去十年中，全球增塑剂产量约为每年 500 万吨。这些被应用于大约 60 种聚合物和 30 多组产品。在塑料制品制造中使用增塑剂并不是一种新的做法。其用于改变聚合物特性的应用始于 1800 年代。在这些早期，赛璐珞或赛璐珞漆的制造商使用天然樟脑和蓖麻油进行增塑，但对于许多最终用途来说这些增塑剂的结果并不令人满意。后来，在1912年，磷酸三苯酯被试验替代樟脑油，代表了酯类增塑剂时代的开始。

邻苯二甲酸酯于 1920 年首次用作增塑剂，并继续成为 21 世纪最大的增塑剂类别邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯 (DEHP)，也称为邻苯二甲酸二辛酯 (DOP)，于 1930 年推出，自 1930 年代以来一直是使用最广泛的增塑剂。塑料产品的种类繁多及其众多应用导致开发新的和改进的增塑剂以满足产品质量和规格要求。在过去的半个世纪里，立法和健康安全问题导致开发了广泛的当前可用的商业增塑剂。它们包括一些脂肪酸酯、苯甲酸盐、酒石酸盐和氯化烃、己二酸、壬二酸和癸二酸的酯。

随着塑料工业的不断发展，对增塑剂的需求也朝着相同的方向发展。当前市场提供了多种增塑剂选择，这些增塑剂具有一系列属性，可以针对特定应用进行选择，以满足关键的材料要求。然而，自 1980 年代初以来，就邻苯二甲酸盐的使用及其对人类健康和环境的影响出现了担忧甚至争议。因此，增塑剂的使用受到质疑，因为它们可能存在与邻苯二甲酸酯迁移有关的毒性问题。

这一事实导致一些国家制定了关于在柔性 PVC 产品中使用邻苯二甲酸酯的新的限制性法规. 目前，有一种趋势是用邻苯二甲酸二异壬酯 (DINP) 或邻苯二甲酸二异癸酯 (DIDP) 代替 DOP，它们是较高分子量的邻苯二甲酸酯，因此更持久，溶解度较低，迁移速度较慢。此外，在过去的几十年中，具有低迁移水平和低毒性的其他替代增塑剂和混合物已被广泛使用，以克服这些问题。这些替代增塑剂对于对这种现象特别敏感的应用非常有用。

如今，人们越来越

此外，对天然基增塑剂的研究还与材料研究人员和行业对开发新的生物基材料的兴趣增加有关，这些材料由可再生和可生物降解的资源制成，有可能减少传统塑料制品的使用。有理由认为生物聚合物的增塑剂也应该是可生物降解的。

在这方面，合成聚合物加工中使用的大多数传统增塑剂不适用于某些可生物降解的热塑性塑料，例如聚（3-羟基丁酸酯）（PHB），因此需要进一步研究和开发该领域。尽管用天然增塑剂完全替代合成增塑剂是不可能的，但至少对于某些特定应用而言，这种替代似乎是显而易见且有用的。

1.增塑剂的功能

大多数塑料产品是通过所谓的“热复合”技术制备的，其中配方成分在热和剪切力下混合，从而形成熔融塑料（助熔）状态，成型为所需产品，冷却并允许开发强度和完整性的终极特性。热复合包括压延、挤出、注射和压缩成型。塑料加工的难易程度会受到增塑剂类型和浓度以及其他配方添加剂的显着影响。因此，由于它们不仅可以改变聚合物的物理性能，还可以改善加工特性，因此增塑剂也可以被视为加工添加剂。增塑剂可以通过降低粘度、更快的填料掺入来影响加工，更容易分散、更低的功率需求和更少的加工过程中产生的热量、更好的流动性、改进的释放和增强的粘性。

在基于生物聚合物的薄膜和涂料生产中，增塑剂也是必不可少的添加剂，因为它们可以提高薄膜的柔韧性和处理能力，保持完整性并避免聚合物基质中的孔和裂缝。不相容性通常表现为生物聚合物和增塑剂之间的相分离，在产品混合后或最终产品应用过程中立即以渗出液滴的形式出现在产品表面。

2.增塑剂的分类

在聚合物科学中，增塑剂可以定义为内部增塑剂或外部增塑剂。外部增塑剂是添加到聚合物中的低挥发性物质。在这种情况下，增塑剂分子与聚合物链相互作用，但不会通过初级键与它们发生化学连接，因此会因蒸发、迁移或萃取而丢失。另一方面，内部增塑剂是聚合物分子的固有部分，成为产品的一部分，可以共聚成聚合物结构或与原始聚合物反应。

内部增塑剂通常具有庞大的结构，可为聚合物提供更多移动空间并防止聚合物靠近在一起。因此，它们通过降低Tg软化聚合物从而降低弹性模量。对于这两种类型，虽然对于内部增塑剂更为明显，但观察到材料性能对温度的强烈依赖性。与内部增塑剂相比，使用外部增塑剂的好处是有机会根据所需的产品特性选择正确的物质。

增塑剂也可分为初级和次级。如果聚合物在聚合物的高浓度下可溶于增塑剂，则称其为初级增塑剂。这类增塑剂作为单独的增塑剂或作为增塑剂的主要成分使用，它们应在正常加工温度范围内使聚合物迅速凝胶化，不应从增塑材料中渗出。另一方面，辅助增塑剂的凝胶能力较低，与聚合物的相容性有限，它们通常与主增塑剂共混，以改善产品性能或降低成本。

用于生物聚合物基薄膜的增塑剂可分为水溶性和水不溶性。增塑剂的类型和用量强烈影响聚合物水分散体的成膜。 当亲水性增塑剂添加到聚合物分散体中时，它们会溶解在水性介质中，如果以高浓度添加，它们会导致聚合物中的水扩散增加。相反，疏水性增塑剂可能会封闭薄膜中的微孔，导致吸水率降低。然而，水不溶性增塑剂会导致相分离，从而导致柔韧性损失或在薄膜干燥过程中形成不连续区。结果，增加了水蒸气渗透率。通过聚合物分散体与增塑剂的最佳搅拌速率可以实现聚合物对不溶性增塑剂的完全吸收。

根据合成和来源，可生物降解聚合物可分为四类：

只有最后一类是从不可再生资源中获得的。第一类被认为是农业聚合物，其他被称为可生物降解的生物聚酯。由于合成聚合物的可生物降解性，合成聚合物正逐渐被可生物降解的材料取代，尤其是那些源自自然资源的材料。最近在可食用和/或可生物降解聚合物薄膜方面的创新在文献中得到广泛讨论，在食品包装、外科手术、药物用途方面有所改进。

4.总结

与使用可浸出增塑剂（例如邻苯二甲酸盐）相关的健康和环境问题可以通过使用需要较少或不需要增塑剂的替代柔性聚合物、某些表面改性技术以及使用挥发性和可浸出性较低的增塑剂来解决和最小化，甚至使用毒性较低的增塑剂。后一种选择是指开发基于天然的增塑剂，最近激发了各个学术和工业领域的研究。使用这种低毒且与多种塑料、树脂、橡胶和弹性体相容性好的增塑剂来替代传统的合成增塑剂已变得更具吸引力。

尽管仍然没有足够的科学数据来证明与使用合成增塑剂相关的健康问题的真正威胁，但毫无疑问，对环境和毒理学性能的要求将变得越来越严格。因此，低挥发性增塑剂，尤其是也难以提取的新型低聚物系列，将在所有应用领域中变得更加重要。实施这种新型天然增塑剂的挑战与材料研究人员和行业对新型生物基材料日益增长的兴趣相匹配，这些材料由可再生资源制成，具有潜力，不是完全替代而是减少传统塑料制品的使用。

到目前为止，生物塑料约占当前塑料市场的 5-10%。尽管它们的开发成本很高，且尚未具备经济规模效益，但相信在未来几十年内，对这些产品的需求将迅速增长，并将广泛应用于包装应用。生物聚合物满足环境问题，但它们在与成本相关的耐热性、阻隔性和机械性能等性能方面也表现出一些局限性。然而，生物基聚合物已经发现了重要的应用，例如在制药和医疗领域，其中成本不如功能本身重要。

在科学文献中，越来越多的出版物报道了具有天然和/或可生物降解增塑剂的生物聚合物的生产和应用，例如柠檬酸盐、多元醇、三醋精、低聚酯酰胺和脂肪酸衍生物。尽管如此，仍然需要更深入地了解它们的相互作用以及基本的物理化学和生化特性，以便能够使用相容的增塑剂设计和生产理想且具有竞争力的材料。

来源：TK生物基材料