增塑剂是什么？它的作用机理是怎样的？

什么是增塑剂，其作用机理是什么

增塑剂，这一名词在现代塑料工业中扮演着至关重要的角色。简而言之，增塑剂是指添加到聚合物体系中，用以增加其塑性的物质。在高分子材料领域，增塑剂的主要作用是改进材料的柔软性、延伸性和加工性，尤其对于PVC（聚氯乙烯）树脂而言，增塑剂更是不可或缺。

增塑剂的历史可追溯到原始社会，当时人们已利用某些“油”类物质溶于沥青中制作防水材料，这些“油”实质上起到了增塑剂的作用。同样，皮革工业中用鲸油使皮革变得柔软，鲸油在这里也是作为一种天然的增塑剂。随着塑料和橡胶工业的发展，增塑剂的种类和应用范围得到了极大的扩展。至1943年，文献上记载的增塑剂种类已多达20000多种，其中能工业化生产的就有150多种。时至今日，增塑剂已经渗透到工农业、运输、交通、医药、食品、服装、建筑、国防等各个领域，成为现代塑料工业中最大的助剂品种。

增塑剂的作用机理主要基于其分子结构与聚合物分子之间的相互作用。根据作用方式的不同，增塑剂可以分为外增塑剂和内增塑剂两大类。

外增塑剂是一种相对低分子量的化合物或聚合物，通常为高沸点的较难挥发的液体或低熔点的固体。它们分子上的极性基团能够与PVC分子上的氯原子相互吸引，从而减少PVC分子之间的相互作用，即减少物理交联点。此外，增塑剂分子比PVC分子小得多，活动较为容易，因此能够增加PVC分子链段的活动空间。这种作用使得PVC分子的玻璃化温度（Tg）下降，塑性增加。外增塑剂的性能比较全面，生产和使用方便，应用广泛。它们通常不与聚合物起化学反应，而是在升高温度时与聚合物形成一种固体溶液，通过溶胀作用增加聚合物的塑性。

内增塑剂则是聚合物的一部分，通常是在聚合物的聚合过程中引入的第二单体。这些第二单体共聚在聚合物的分子结构中，降低了聚合物分子链的有规度，即降低了聚合物分子链的结晶度。由于内增塑剂是聚合物分子链的一部分，它们的使用温度范围相对较窄，且必须在聚合过程中加入，因此内增塑剂的应用相对较少。氯乙烯-酯酸乙烯共聚物就是一个典型的例子，它比氯乙烯均聚物更加柔软。

增塑剂的作用机理可以进一步从以下几个方面进行阐述：

1. 削弱聚合物分子间的次价键：增塑剂能够削弱聚合物分子之间的范德华力等次价键，从而增加聚合物分子链的移动性。这种移动性的增加使得聚合物在受力时更容易发生形变，从而提高了其柔软性、延伸性和曲挠性。

2. 降低聚合物分子链的结晶性：增塑剂的存在能够降低聚合物分子链的结晶度，使得聚合物分子链的有序排列程度降低。这种无序排列有利于聚合物在受力时发生形变，从而提高了其塑性。

3. 改变聚合物的物理性质：由于增塑剂的作用，聚合物的硬度、模量、软化温度和脆化温度都会下降，而伸长率、曲挠性和柔韧性则会提高。这些物理性质的改变使得聚合物更容易加工成型，同时提高了制品的使用性能。

4. 相容性与挥发性：相容性是增塑剂和聚合物混溶性的能力，相容性好的增塑剂能够在室温或稍高温度时使树脂溶胀，从而增加制品的柔顺性。而挥发性则是指增塑剂由增塑制品内部向周围大气中飞逸的倾向，挥发性好的增塑剂在制品使用过程中容易挥发，导致制品性能下降。因此，在选择增塑剂时需要考虑其相容性和挥发性之间的平衡。

5. 迁移与抽出性：迁移是指增塑剂由被增塑的制品向与之接触的物质移动的过程，而抽出性则是指增塑剂由其他物质从聚合物中吸取的倾向。这两种现象都会导致制品中增塑剂的流失，从而影响制品的性能。因此，在选择增塑剂时需要考虑其迁移性和抽出性的大小，以确保制品在使用过程中保持稳定的性能。

6. 热稳定性与耐寒性：增塑剂的热稳定性是指被其增塑的物质受热时的稳定情况。某些具有低黏度和低黏度系数的增塑剂由于其玻璃化温度低，能够降低聚合物的玻璃化温度，这类增塑剂通常被称为耐寒性增塑剂。耐寒性增塑剂的应用能够拓宽聚合物的使用温度范围，提高制品在低温下的性能。

在实际应用中，增塑剂的种类和用量需要根据具体的聚合物体系和加工条件进行选择。不同的增塑剂具有不同的性能和特点，例如耐寒性、耐热性、无毒环保等。因此，在选择增塑剂时需要考虑制品的使用环境、加工条件以及成本等因素。

随着塑料工业的不断发展，增塑剂的生产