增塑劑簡(jiǎn)介及作用機(jī)理
基本概述 塑化劑（英語：Plasticizer），或稱增塑劑、可塑劑，是一種增加材料的柔軟性或是材料液化的添加劑。其添加對(duì)象包含了塑膠、混凝土、乾壁材料、水泥與石膏等等。同一種塑化劑常常使用在不同的對(duì)象上，但其效果往往并不相同。塑化劑種類多達(dá)百余種，但使用得最普遍的即是一群稱為鄰苯二甲酸酯類的化合物。據(jù)統(tǒng)計(jì)2004年全世界的塑化劑市場(chǎng)，總量約在550萬噸左右并朝600萬噸邁進(jìn)。
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(qiáng)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(shí)間。
主要種類 增塑劑按其作用方式可以分為兩大類型，即內(nèi)增塑劑和外增塑劑。
內(nèi)增塑劑
內(nèi)增塑劑實(shí)際上是聚合物的一部分。一般內(nèi)增塑劑是在聚合物的聚合過程中所引入的第二單體。由于第二單體共聚在聚合物的分子結(jié)構(gòu)中，降低了聚合物分子鏈的有規(guī)度，即降低了聚合物分子鏈的結(jié)晶度。例如氯乙烯－酯酸乙烯共聚物比氯乙烯均聚物更加柔軟。內(nèi)增塑劑的使用溫度范圍比較窄，而且必須在聚合過程中加入，因此內(nèi)增塑劑用的較少。
外增塑劑
外增塑劑是一個(gè)低分子量的化合物或聚合物，把它添加在需要增塑的聚合物內(nèi)，可增加聚合物的塑性。外增塑劑一般是一種高沸點(diǎn)的較難揮發(fā)的液體或低溶點(diǎn)的固體，而且絕大多數(shù)都是酯類有機(jī)化合物。通常它們不與聚合物起化學(xué)反應(yīng)，和聚合物的相互作用主要是在升高溫度時(shí)的溶脹作用，與聚合物形成一種固體溶液。外增塑劑性能比較全面且生產(chǎn)和使用方便，應(yīng)用很廣。現(xiàn)在人們一般說的增塑劑都是指外增塑劑。鄰苯二甲酸二辛酯(DOP）和鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)都是外增塑劑。
作用機(jī)理
增塑劑的作用機(jī)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(dòng)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(duì)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、增塑給予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、聚和物與聚合物之間)都是同樣大小時(shí)，才可能沒有增塑作用和反增塑作用。
1.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只有幾個(gè)埃。
(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(shí)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，如苯、聚乙烯或聚苯乙烯中，色散力才占較主要的成分。
(2) 誘導(dǎo)力 當(dāng)一個(gè)具有固定偶極的分子在相鄰的一個(gè)非極性分子中誘導(dǎo)出一個(gè)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?yàn)棣须娮幽芨叨葮O化所以影響特別強(qiáng)，如低分子量的酯與聚苯乙烯之間或苯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(shí)，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。
2. 氫鍵 含有—OH基或—NH—基團(tuán)的分子，如聚酰胺、聚乙烯醇、纖維素等，在分子間、有時(shí)在分子內(nèi)部都能形成氫鍵。氫鍵是一個(gè)比較強(qiáng)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(duì)抗增塑劑插入的作用也越強(qiáng)。因此要求增塑劑與聚合物分子也能產(chǎn)生類似的強(qiáng)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?yàn)榉肿拥臒徇\(yùn)動(dòng)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?yàn)樵诮Y(jié)晶區(qū)與聚合物與鏈之間的自由空間最小。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。如果增塑劑的分子僅能插入聚合物的無定形區(qū)域同時(shí)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
