pvc可塑剂之分类应用简报

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1、PVC 可塑劑之分類、應用與製造研討,基本的分類方式： 按相容性分： 一次可塑劑：Primary Plasticizer. 二次可塑劑：Secondary Plasticizer,按性質分： 泛用型 ( GP級) 強溶劑型 低溫型 低揮發型,按材料分： 鄰苯二酸酯 (phthalate) 脂肪族二酸酯 環氧化油 (Epoxies) 磷酸酯,按分子量分： 單分子可塑劑 ( Monomeric ) 高分子可塑劑 ( Polymeric ),最基本而且被業界廣為接受的分類方式就是以相容性做指標。 一次可塑劑和PVC樹脂之相容性通常很高，所以一次可塑劑的添加量沒有明確之限制。二次可塑劑和PVC樹脂的相

2、容性比較低，可塑劑添加量經常受到很大的限制。,添加量大於 30 phr 以上的可塑劑，基本上都可視為一次可塑劑；二次可塑劑之添加量大抵都在 20 phr以下,泛型用 (GP級) 可塑劑 泛用可塑劑指 DOP、DINP、DIDP、TOTM、DBP 和 DOA 等 ，他們是軟質、半硬質PVC業者最常使用的可塑劑，DOP & DINP使用最廣泛。,DOP 和 DINP的基本差異：,使用 DINP、DOP 做成厚度 1mm 膠布之一般性質,低溫可塑劑 低溫可塑劑是可以在低溫維持軟度的可塑劑。 Phthalates 直鏈醇的酯，如UN280、711P、810P、911P 、 DUP。 Adipates酯

3、，如DOA 、DINA、DOS。,DOA 應用在軟質 PVC 製品，是很理想的耐寒可塑劑。可惜DOA和 PVC 樹脂的相容性不佳，添加劑量必須加以限制。 DOS 和 DOZ 亦屬耐寒可塑劑，二者的耐寒效果比 DOA 略好，揮發特性則比 DOA 好很多。不過 DOS 和 DOZ 相容性很低，再加上價格高昂使其在 PVC 樹脂的應用極為有限,能夠同時兼具耐寒效果、耐曲折特性、耐熱性和老化特性的可塑劑非常少，線性可塑劑就是其中之一。採用線性可塑劑取代原來用 DIDP、TOTM 和 DOA 的組合，經常可以獲得更低的總成本或者更優異的製品品質。,市場上之線性可塑劑有 810P、UN280、UN380、

4、7l1P、911P、 和 810TM 等數種，如果在添加劑量相等的前提之下比較耐寒效果，DOA、DINA、DOS 的確都比 7l1P、810P、 UN280 等線性可塑劑來得優異，但是 DOA 等耐寒可塑劑通常與PVC相容性差和揮發損失大的缺點。,強溶劑型可塑劑 通常是低分子量，高蒸汽壓的液體，塑化效率高 DBP和BBP( Butyl Benzyl Phthalate) 是優良溶劑。但低溫性質差，地板使用最多。 磷酸酯TCP (Tricresyl Phosphate)，價格貴且一般低溫性質差，易水解。,DBP的塑化效率比DOP還要高，添加少量DBP就能使PVC樹脂呈現相當好的伸長率。 DBP能

5、促進塑料膠化並且降低膠化的溫度，對於不能承受大高加工溫度卻必須完全膠化的塑料或者需要發泡的PVC製品，以DBP為可塑劑不失為最理想的選擇,DBP能促進塑料膠化並且降低膠化的溫度，對於不能承受大高加工溫度卻必須完全膠化的塑料或者需要發泡的PVC製品，以DBP為可塑劑不失為最理想的選擇，當DBP用量太多時，加工過程的煙霧會比較大，而且做出的PVC製品經過長期使用可能有變硬之感。,高溫用可塑劑 高溫用可塑劑要求不易氧化和低蒸汽壓 Phthalates 如DIDP和 911P 同時具低蒸汽壓和低溫特性。 Trimellitates如TOTM、UN399、UN380、UN310；TOTM是最常用的，UN

6、380同時具低蒸汽壓和低溫特性。 高分子聚酯可塑劑 環氧化油,最典型的耐熱可塑劑有環氧化可塑劑、高分子聚酯可塑劑和偏苯三甲酸酯系等類。 環氧系可塑劑以環氧大豆油最常見。環氧大豆油的品質取決於環氧值與碘價，市面上流通的環氧大豆油其環氧值都在 6 到 7 之間。環氧值越高，通常熱安定性、相容性和機械性亦隨之增加，但低溫性質則會變差。,偏苯三甲酸酯系的應用和電線電纜製品息息相關，最常見的實例就是TOTM。DIDP 可以滿足一部分90度電線的要求；但是DIDP絕對無法通過105度電線的耐熱老化測試條件，此時必須依靠TOTM才能符合相關規定。在某些情況之下甚至連TOTM也難以通過測試標準時，就必須選用8

7、10TM、UN380、UN399等更高級的耐熱可塑劑。,檸檬酸酯 檸檬酸酯如ATBC，可用於食品及醫療用品，脂肪族二酸如己二酸也有同一用途。,Polymeric可塑劑 高分子可塑劑，隨分子量的提高，其作用逐漸改變。高分子可塑劑 (也稱做聚酯型可塑劑)在電線電纜業、膠帶或封裝業經常使用，算是特殊可塑劑之中用量較大的一種；所謂高分子可塑劑通常是指己二酸系和癸二酸系的聚酯型可塑劑，其中以己二酸系最普遍。,單分子可塑劑和高分子可塑劑之比較,可塑劑主要作用： 提高加工性 提高柔軟度 提高延長性 降低加工時黏度 降低 Tg 降低剛性,一般而言，低碳數醇類所合成出之酜酸酯可塑劑其極性很強而且相容性非常高；但

8、是低碳數醇類所合成出之酜酸酯可塑劑其分子量不夠大，故持久性、揮發減量和耐萃取性往往比較差。 至於高碳數醇類所合成出之酜酸酯可塑劑其分子量雖然夠大，但是卻有極性不夠而造成相容性低的問題。,就相容性來講，芳香族系二元酸可塑劑 (例如 DOP) 或芳香族系三元酸可塑劑 (例如TOTM) 都比脂肪族系二元酸可塑劑 (例如 DOA) 要好得多。,PVC 可塑劑之製造原理 由於酯類之極性和分子大小適當，故可塑劑多為酯類，最常見的有酜酸酯 (Phthalate)、己二酸酯 (Adipate) 和偏苯三甲酸酯 (Trimellitate)、癸二酸酯 (Sebacate)、苯甲酸酯 (Benzoate)、檸檬酸

9、酯 (Citrate) 和硬脂酸酯 (Stearate)等可塑劑。,大部分可塑劑之原料皆為醇和有機酸，由醇和有機酸製造酯類之化學反應稱為酯化反應。酯化反應受限於化學平衡，反應終點可由酸價來監控; 至於酯類 (或可塑劑) 的品質可由色澤、水分、酸價和純度表示。下式表示酯類之製造原理，循此途徑製造可塑劑之工業實例甚多。 有機酸 醇類 酯類 水,本廠可塑劑介紹 DOP 化 學 名 稱：酜酸二辛酯 合 成 原 料：PA、OA 分 子 式：C6H4(COOC8H17)2 分 子 量：390.62 g/mole,DOP特性及用途簡述： DOP是透明液體，高穩定性且溶於大部份有機溶劑。DOP與PVC的相容性

10、良好，可塑化效率高。是用量最多的泛用一次可塑劑，兼具各種可塑劑之平均性能，使用量可達150phr。使用60度電纜線，避免使用於耐熱，耐油要求的場合。無法耐90度線要求 FDA准予使用於食品包裝容器，但有其限制。如裝脂防性食品時，容器材質中DOP含量不得超過25%。其耐寒性雖劣於DOA，但電氣性質及混合性均較其為優。主要市場集中在發泡膠皮膠布、鞋材、傢俱、水管、膠帶等常見的軟質PVC製品，此外60度PVC電線也以DOP做主要的可塑劑。,DINP 化 學 名 稱：酜酸二壬酯 合 成 原 料：PA、INA 分 子 式：C6H4(COOC9H19)2 分 子 量：418.6 g/mole, DINP特

11、性及用途簡述： DINP是透明液體，高穩定性且溶於大部份有機溶劑。DINP與PVC的相容性良好，在許多方面DINP的可塑化性質與DOP類似，可塑化效率比較高。 DINP的電氣絕緣性、耐久性、耐移行性、耐寒性、揮發性皆優於DOP的一次可塑劑。在相同的添加劑量之下，DINP比DOP能賦與製品更大的強度、更好的伸長率、更理想的低溫特性和持久性質。揮發性較低的特性使DINP能改善擋風玻璃起霧的現象，故汽車內膠皮及配件若以DINP製造其整體的性質將比DOP優異許多。在電線電纜業60度線普通是以DOP為主，改以DINP則電線電纜之持久性和老化性質會獲得提升。,DIDP 化 學 名 稱：酜酸二癸酯 合 成

12、原 料：PA、IDA 分 子 式：C6H4(COOC10H21)2 分 子 量：446.7 g/mole,DIDP特性及用途簡述： DIDP是透明液體，高穩定性且溶於大部份有機溶劑。DIDP與PVC的相容性良好，屬於泛用一次可塑劑，其耐熱性、老化特性、耐久性、耐移行性、電氣性質及揮發損失皆比DOP優異，耐寒性與DOP相當。 DIDP添加丙二酚可提高其耐熱性，並可抑制氧化作用，防止變色及分解揮發。(按一般成品中皆有添加)。 DIDP的揮發損失遠比DOP小。這種特性不但使DIDP在加工過程的煙霧小，製品的持久性也獲得提升。DIDP的耐熱性、老化特性和電氣性質能夠滿足90度線的UL測試規範，因此DI

13、DP被廣泛的應用於90度電線的被覆與絕緣。DIDP可提高膠皮的觸感，廣用於車輛用膠皮。汽車內配件因顧及擋風玻璃起霧的問題，故對可塑劑揮發性的限制比較嚴格，這方面DIDP有很理想的表現。,DBP 化 學 名 稱：酜酸二丁酯 合 成 原 料：PA、BA 分 子 式：C6H4(COOC4H9)2 分 子 量：278.3 g/mole,DBP特性及用途簡述： DBP是透明液體，高穩定性且溶於大部份有機溶劑。DBP與PVC的相容性良好，是一種塑化力極強、塑化效率高的一次可塑劑，低劑量即可達到相當的柔軟性，是一種泛用的一次可塑劑。 DBP能降低塑料的熔融溫度，加工時有助於塑料混練的均勻性，進而有效縮短膠化

14、時間並促進膠化的完成，常做為膠化促進劑。 其缺點為揮發性高，成型時重量損失大。耐老化性差、易移行、耐久性差、溶劑抽出性高、低溫急速脆化、耐寒性不佳、電氣阻抗差。 廣用於水管、塑膠板、賽璐珞塗料、乙烯地磚、聚醋酸乙烯酯接著劑等。,DOA 化 學 名 稱：已二酸二辛酯 合 成 原 料：AA、OA 分 子 式：C8H17OOC(CH2)4COOC8H17 分 子 量：370.6 g/mole,DOA特性及用途簡述： DOA是透明液體，高穩定性且溶於大部份有機溶劑。DOA與PVC的相容性較差，屬二次可塑劑，是用量最多的耐寒可塑劑。 DOA與DOP混合使用，其限度為1/2(DOA/DOP)，超過此量可能

15、發生滲出的問題，使用劑量為5-20phr。 使用DOA雖可得柔軟性較好的膠膜，但仍然具有一些二次可塑劑的缺點，如耐久性、耐揮發性、耐移行性及耐油性均較差。 DOA的輥輪操作性較差，但押出成型時，滑性效果不錯，可提高加工速率。 DOA的毒性不高，是FDA認可的食品包裝用可塑劑，廣用於寒帶用電線電纜、膠皮、膠布、手套、水管、膠鞋及披覆物等。,DINA 化 學 名 稱：已二酸二異壬酯 合 成 原 料：AA、INA 分 子 式：C9H19OOC(CH2)4COOC9H19 分 子 量：399 g/mole,DINA特性及用途簡述： DINA是透明液體，高穩定性且溶於大部份有機溶劑。 DINA與PVC的

16、相容性較差，屬二次可塑劑，是耐寒性可塑劑。 DINA的耐寒性與柔軟性相當於DOA，在加工過程的發煙量比DOA低、揮發損失相當少，符合日益嚴苛的環保精神。 DINA廣用於寒帶用電線電纜、膠皮膠布、手套、水管、膠鞋及披覆物等。,TOTM 化 學 名 稱：偏苯三甲酸三辛酯 合 成 原 料：TMA、OA 分 子 式：C6H3(COOC8H17)3 分 子 量：547 g/mole,TOTM特性及用途簡述： TOTM是透明液體，高穩定性且溶於大部份有機溶劑。 TOTM與PVC的相容性良好，可塑化效率高，耐熱老化性、耐揮發性、耐油性、抗污染性、耐清潔劑抽出性、耐肥皂水性等皆相當優良。 TOTM添加丙二酚可提高其耐熱性，並可抑制氧化作用，防止變色及分解揮發。(按一般成品中皆有添加)。 UL62對105度線所指定的耐熱老化條件是1367天，常見的泛用可塑劑之中只