第三节 常用增塑剂品种与应用
一、邻苯二甲酸酯类
邻苯二甲酸酯（PAE）类增塑剂分子结构式如下：
R1、R2是C1～C13的烷基、环烷基和苯基等，R1、R2可以相同，也可以不同。
这类增塑剂是目前应用最广泛的一类主增塑剂，它具有色浅、低毒、多品种、电性能好、挥发性小、耐低温等特点，成本较低，其生产量约占增塑剂总量的80%左右，常用作主增塑剂。
①邻苯二甲酸二辛酯（DOP）。它是广泛使用的增塑剂，全称为邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯，它与许多聚合物有良好的相容性，与PVC树脂可以很好地而且很快地混合，且混合能力好，增速效率高，又兼有较低的挥发性，较好的低温柔韧性、抽出性，毒性也很低，加上其电性能、耐热性、耐紫外线性都比较好，可单独使用，也可作为主体与其他增塑剂配合使用。由于其具备这些优点，因此目前均以它为通用增塑剂的标准，任何其他增塑剂都是以它为基准进行比较，只有比DOP更便宜或具有更独特的理化性能，才能在经济和使用上占优势。国内DOP用量占增塑剂总量的45%左右。
近年来发现DOP等一些增塑剂的分子结构类似荷尔蒙，被称为“环境荷尔蒙”，长期食用可能引起生殖系统异常，甚至造成畸胎、癌症的危险。柠檬酸酯、苯二甲酸直链醇酯、己二酸直链醇酯、聚酯都属于低毒增塑剂，可取代DOP用于医用制品和接触食品的制品。
②邻苯二甲酸二丁酯（DBP）。烷基结构全为直链，是目前国内产量最大的增塑剂之一，与PVC的相容性非常好，即使在低温下制品也有较好的柔软性，价格较低，但挥发性大，被水抽出性较大，耐久性较差。
③邻苯二甲酸二异辛酯（DIOP）。性能略低于DOP，可作为低价代用品，是PVC糊最有用的增塑剂，有臭味。
常见邻苯二甲酸酯类增塑剂的性能及特点如表3-2 所示。
表3-2 常见邻苯二甲酸酯类增塑剂的性能及特点
二、磷酸酯类增塑剂
磷酸酯类增塑剂的通式为：
R1、R2、R3是烷基、卤代烷基或芳基，可以相同，也可以不同。磷酸酯与高分子基体的相容性一般都较好，阻燃性、电绝缘性和耐菌性比较好，是一种具有多功能的主增塑剂，但价格较贵，多数毒性较强。
典型代表有如下几种：
①磷酸三甲苯酯（TCP）。与PVC相容性极好，可提高原来相容性不好物质的相容性。它有很好的阻燃性、耐磨性、耐污染性、耐霉菌性和耐辐射性、耐久性，但是主要的缺点是有毒。
②磷酸三辛酯（TOP）。其相容性好，具有低温柔软性、阻燃性、耐菌性等特点，广泛用于塑料、纤维类加工中，属于微毒产品。但通常迁移性、挥发性大，加工性能不及磷酸三苯酯，可作辅助增塑剂与邻苯二甲酸酯类并用。
③磷酸三苯酯（TPP）。白色结晶粉末，带芳香味，相对密度为1.2，分子量为326，溶于苯、丙酮、二氯乙烷、二甲苯等有机溶剂；相容性和阻燃性良好，挥发性低，耐寒性差；用于PVC的电线电缆、天然橡胶、合成橡胶阻燃增塑制品。
④磷酸二苯异辛酯（DPOP）。无色透明液体，相对密度为1.08，分子量为362，沸点为375℃，相容性、阻燃性、耐低温性及耐抽出性均好，无毒，常与DOP并用于阻燃增塑剂，不宜和硬脂酸钡镉稳定体系并用。
三、脂肪族二元酸酯类增塑剂
脂肪族二元酸酯类增塑剂的结构通式为：
n一般为2～11，R1、R2是C4～C11的烷基，R1、R2可以相同，也可以不同。在这类增塑剂中常用长链二元酸与短链二元醇，或短链二元酸与长链一元醇进行酯化，使总碳原子数在18～26之间，以保证增塑剂与树脂间有良好的相容性和低温挥发性。
主要特点：优良的耐寒性、无毒、挥发性小，但与PVC的相容性较差，只能作为辅助增塑剂。
①癸二酸二辛酯（DOS）。优良的低温增塑剂，耐寒性极好，挥发性很低，还能在较高温度下安全成型，但易迁移，易抽出，价格也比较高。
②己二酸二辛酯（DOA）。为聚氯乙烯、聚乙烯共聚物、聚苯乙烯、硝酸纤维素、乙基纤维素和合成橡胶的典型耐寒增塑剂，增塑效率高，受热变色小，可赋予制品良好的低温柔软性和耐光性。可用作聚氯乙烯的优良耐寒增塑剂，赋予制品优良的低温柔软性，并在挤出成型时显示优良的润滑性，制品手感良好。
③壬二酸二辛酯（DOZ）。与聚氯乙烯、氯乙烯-乙酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、乙酸丁酸纤维素、硝酸纤维素、乙基纤维素等有良好的相容性。其黏度低，沸点高，增塑效率高，水抽出性小，挥发性和迁移性小，且具有优良的耐热性、耐光性、电绝缘性和稳定性，耐寒性比己二酸二辛酯（DOA）好。本品还可单独或与其他增塑剂配合用作丁腈橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶等合成橡胶的增塑剂。
四、环氧类增塑剂
环氧类增塑剂作为PVC增塑剂，同时又能改善制品对光和热的稳定性，当与金属皂并用时，能长期发挥热稳定性和光稳定性的协同效果。其中环氧大豆油最为重要。
1.环氧大豆油（ESO）
大豆油为脂肪酸甘油酯的混合物。环氧大豆油是一种黄色油状液体，无毒，溶于大多数有机溶剂和烃类。环氧大豆油与聚酯类增塑剂并用，可以避免后者向外迁移。
环氧大豆油在常温下为浅黄色黏稠油状液体，在水中的溶解度<0.01%（25℃），水在该品中的溶解度为0.55%（25℃），溶于烃类、酮类、酯类、高级醇等有机溶剂，微溶于乙醇。环氧大豆油与PVC树脂相容性好，挥发性低、迁移性小。具有优良的热稳定性和光稳定性，耐水性和耐油性亦佳，可赋予制品良好的机械强度、耐候性及电性能，且无毒性，可用于食品包装材料。一般ESO环氧值越高，耐热性越好，碘值越低和PVC的相容性越好，越不容易析出。用量一般为3%～5%。
2.环氧脂肪酸丁酯
因脂肪酸成分不一，环氧脂肪酸丁酯有环氧硬脂酸丁酯、环氧糠油酸丁酯、环氧大豆油酸丁酯、环氧棉籽油酸丁酯、环氧菜油酸丁酯、环氧妥尔油酸丁酯、环氧苍耳油酸丁酯、环氧猪油酸丁酯等品种。
3.环氧脂肪酸辛酯（ED3）
因脂肪酸不同，而有不同结构的品种，如环氧硬脂酸辛酯、环氧大豆油酸辛酯、环氧妥尔油酸辛酯等。
五、烷基磺酸苯酯增塑剂
烷基磺酸苯酯（石油酯，代号M-50、T-50）的结构通式为：
该类增塑剂为PVC及氯乙烯共聚物的增塑剂，电性能和力学性能好，挥发性和毒性低，耐候性好，耐寒性较差，相容性一般，可用作主增塑剂，并部分替代邻苯二甲酸酯，能赋予制品优良的耐候性、物理力学性能和电绝缘性，受强光照射有轻微变黄的倾向，耐寒性不及DOP，主要用于PVC薄膜、人造革、电缆料、鞋底等。
六、聚酯类增塑剂
聚酯型增塑剂是聚合型增塑剂的一个主要类型，由二元酸与二元醇缩聚得到，分子量一般在800～8000之间。
聚酯增塑剂的通式为：
式中，R1、R2分别代表原料中二元醇和二元酸的烃基。这一结构是端基不封闭的聚酯，但为了获得分子量稳定的聚酯，大都采用了一元醇或是一元酸来封闭羟基。
特点：分子量较大，耐抽出，迁移性也较小，而且它们一般都是无毒或极低毒的化合物。
聚酯增塑剂一般塑化效率都很低、黏度大、加工性和低温性都不好，但挥发性低、迁移性小、耐油和耐肥皂水抽出，因此是很好的耐久性增塑剂，通常需要与邻苯二甲酸酯类主增塑剂并用。聚酯类多用于汽车、电线电缆、电冰箱等长期使用的制品中。
主要品种有己二酸、癸二酸等脂肪族二元酸与一缩二乙二醇、丙二醇、丁二醇等二元醇缩聚而成的低分子量聚酯，如聚癸二酸丙二醇酯。
七、苯多酸酯增塑剂
苯多酸酯主要包括偏苯三酸酯和均苯四酸酯。苯多酸酯的挥发性低，耐抽出性与耐迁移性好，具有类似于聚酯型增塑剂的优点，相容性、加工性、低温性能等又类似于邻苯二甲酸酯类，所以它集中了单体型增塑剂和聚酯型增塑剂两者的优点，常用于耐高温PVC电线电缆中。它的两个代表品种偏苯三酸三辛酯（TOTM）与均苯四甲酸四（2-乙基己基）酯（TOPM）的结构式如下：
八、柠檬酸酯增塑剂
柠檬酸酯增塑剂的结构通式为：
此类增塑剂的两个主要品种柠檬酸三丁酯（TBC）、乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）已获得美国FDA批准作为安全、无毒增塑剂，可用于食品包装、医疗器械、儿童玩具以及个人卫生用品等方面，是一种较经济的增塑剂。
TBC因具有相容性好、增塑效率高、无毒、不易挥发、耐候性强等特点而成为替代邻苯二甲酸酯类首选的绿色环保产品。在寒冷地区使用时仍保持好的挠曲性，又耐光、耐水、耐热，熔封时热稳定性好且不变色，安全经久耐用，适用于食品、医药物品包装、血浆袋及一次性注射输液管等。TBC还有抗菌作用，不滋生细菌，同时具有阻燃性。对PVC、PP、纤维素树脂都可增塑，其相容性好；TBC与其他无毒增塑剂共用可提高制品硬度，尤其对软的纤维醚更为适用。ATBC比TBC的毒性更小，ATBC作为主增塑剂，溶解性强，耐油和耐光性好，并有很好的抗霉性。它与大多数纤维素、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯等有良好的相容性，主要用作纤维素树脂和乙烯基树脂的增塑剂。
九、含氯增塑剂
①氯化石蜡。含氯量30%～70%，作为增塑剂有含氯42%和52%两种类型，与PVC类似结构的增量型增塑剂，挥发性低、阻燃及电绝缘性优良，但光泽度和拉伸强度、耐寒性、耐候性及相容性较差，加入0.2份酚类稳定剂可提高热稳定性。作为PVC的辅助增塑剂，取代一部分主增塑剂，含氯70%的氯化石蜡可作为阻燃剂。氯化石蜡多用于电缆料、地板料、软管、人造革等，并可作为丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶和聚氨酯橡胶的阻燃增塑剂。
②氯化联苯。由联苯氯化而制得，有特殊臭味。有含氯量为18%的单氯代联苯，也有含氯量71%的十氯代联苯，这些衍生物在室温下多为黏度不等的液体，而八氯代联苯和十氯代联苯为白色结晶固体。氯化联苯主要用于醇酸树脂油性漆和硝酸纤维素瓷漆，增塑效率高，并赋予漆膜良好的柔韧性、耐水性和黏合性；用于PVC增塑可提高制品的力学性能、耐水性、阻燃性和电绝缘性，通常多与DBP协调使用。
含氯增塑剂不环保，多用于阻燃要求较高的电线电缆料或其他环保卫生要求不高的制品中，其他PVC制品应尽量少用。