塑化劑(英語:Plasticizer,Phthalate),或稱增塑劑、可塑劑,是一種增加材料的柔軟性或使材料液化的添加劑。其添加對象包含了塑膠、混凝土、墻壁材料、水泥與石膏等等。同一種塑化劑常常使用在不同的對象上,但其效果往往并不相同。塑化劑種類多達百余種,但使用得普遍的即是一群稱為鄰二甲酸酯類的化合物。據(jù)統(tǒng)計2004年全的塑化劑市場,總量約在550萬噸左右并朝600萬噸邁進。
塑膠添加塑化劑依據(jù)使用的功能、環(huán)境不同,制造成擁有各種韌性的軟硬度、光澤的成品,其中愈軟的塑膠成品所需添加的塑化劑愈多。一般常使用的保鮮膜,一種是無添加劑的PE(聚乙烯)材料,但其黏性較差;另一種廣被使用的是PVC(聚氯乙烯)保鮮膜,有大量的塑化劑,以讓PVC材質(zhì)變得柔軟且增加黏度,非常適合生鮮食品的包裝。
混凝土使用塑化劑(減水劑),可以增加混合物的工作性方便施工不易產(chǎn)生蜂窩,從而可減少含水比例,增加強度。在墻壁材料中加入塑化劑可以增加混合物的液化程度,如此便不用添加太多水分,可減少干燥墻面所需時間。
但塑化劑對人體有害。
增塑劑作用
增塑劑的作用機理是增塑劑分子插入到聚合物分子鏈之間,削弱了聚合物分子鏈間的應(yīng)力,結(jié)果增加了聚合物分子鏈的移動性、降低了聚合物分子鏈的結(jié)晶度,從而使聚合物的塑性增加,也就是對抗塑化作用的主要因素聚合物分子鏈間的應(yīng)力和聚合物的分子鏈的結(jié)晶度,而他們則取決于聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。
當(dāng)把增塑劑加入到聚合物中,增塑劑分子相互之間、增塑劑與聚合物分子相互之間的相互作用力是很重要。除非所有這些相互作用(增塑劑與增塑劑之間、增塑劑與聚合物之間、聚合物與聚合物之間)都是同樣大小時,才可能沒有增塑作用和反增塑作用。
范德華力
范德華力是物質(zhì)的聚集態(tài)中分子與分子間存在著的一種較弱的引力。范德華力包括色散力、誘導(dǎo)力和取向力。范德華力的作用范圍有以下幾點:
(1) 色散力 色散力存在于所有極性或非極性分子之間,是由于微小的瞬時偶極的相互作用使挨近的偶極處于異極相鄰狀態(tài)而產(chǎn)生的一種引力。但是只有在非極性體系中,如、聚乙烯或聚乙烯中,色散力才占較主要的成分。
(2) 誘導(dǎo)力 當(dāng)一個具有固定偶極的分子在相鄰的一個非極性分子中誘導(dǎo)出一個誘導(dǎo)偶極使,誘導(dǎo)偶極和固有偶極之間的引力叫做誘導(dǎo)力。芳香族化合物因為π電子能高度極化所以影響特別強,如低分子量的酯與聚乙烯之間或與聚醋酸乙烯之間主要是誘導(dǎo)力。
(3) 取向力 當(dāng)極性分子相互靠近時,由于固有偶極的取向而引起分子間的一種作用力叫做取向力。如酯類增塑劑與 PVC 或與硝酸纖維素的相互作用就是代表性的例子。
氫鍵
含有—OH基或—NH—基團的分子,如聚酰胺、聚乙烯醇、纖維素等,在分子間、有時在分子內(nèi)部都能形成氫鍵。氫鍵是一個比較強的相互作用鍵,它們妨礙增塑劑分子插入聚合物分子間,如果氫鍵沿聚合物分子鏈分布越密相應(yīng)的對抗增塑劑插入的作用也越強。因此要求增塑劑與聚合物分子也能產(chǎn)生類似的強的作用。另一方面隨著溫度的升高,分子間的吸引作用由于氫鍵的減少而顯著削弱,這是因為分子的熱運動妨礙了聚合物分子的取向。
3. 空間有規(guī)結(jié)構(gòu)的聚合物的分子鏈適當(dāng)?shù)臈l件下能夠結(jié)晶,即鏈狀分子從卷的和雜亂的狀態(tài)變成緊密折疊成行的有規(guī)則狀態(tài)。在一般條件下,工業(yè)生產(chǎn)的聚合物不可能是完全結(jié)晶的,而往往是由結(jié)晶區(qū)域散插在無定形區(qū)域構(gòu)成的。
顯然,增塑劑的分子插入結(jié)晶區(qū)域要比插入無定形區(qū)域困難得多,因為在結(jié)晶區(qū)與聚合物與鏈之間的自由空間小。如果增塑劑的分子僅能插入部分結(jié)晶的聚合物的無定形區(qū)域,則此增塑劑便是非溶劑型增塑劑,也就是所謂的輔助增塑劑。如果增塑劑的分子能插入聚合物的無定形區(qū)域同時又能插入結(jié)晶區(qū)域,則此增塑劑便是溶劑型增塑劑,即所謂的主增塑劑。