张文飞
南京中设石化工程有限公司 江苏南京 210000
【摘要】本文主要分析增塑剂的类别与创新方向，重点介绍新型异辛酯类化合物的合成。增塑剂可有效提升塑料制品的柔韧性与稳定性，避免断裂变形，具有十分重要的实用价值与潜在价值。通过对新型异辛酯类环保增塑剂的深入研究，以期优化增塑剂性能，解决环保问题，促进塑料制品在市场中的发展与应用。
【关键词】新型环保增塑剂；异辛酯类化合物；合成与实践
近年来，塑料制品在人们生活中有着广泛应用，随着生活水平逐渐提升，安全环保已经成为人们对塑料制品的新要求，在这一背景下，研究合成新型环保增塑剂已经成为行业发展的必然趋势。新型异辛酯类环保增塑剂具有优良的增塑性能、耐迁移性能及稳定性，对环境危害性大幅度降低，一定程度上为塑料行业的健康发展提供有效助力。
1.增塑剂简介
1.1增塑剂的种类与发展
目前，塑料已经成为社会必需品，与金属制品对比具有功能多样、成本低廉等优势，除了依赖塑料本身性能外，增塑剂的普及也促进塑料制品的应用发展。增塑剂属于功能性助剂，分子量一般较小，可与塑料分子结构形成弱交互作用，降低塑料大分子间的相互作用力，以此实现提高塑料柔韧性、降低脆性的功能。不同增塑剂的功能存在差异，需根据塑料的用途合理选择增塑剂。当今市面上增塑剂种类繁多，可从分子结构和化学结构两个角度进行分类。根据分子结构，增塑剂可分为单体型和聚合型，前者分子量固定，组成结构较为单一，后者分子量不固定，由小分子物质通过聚合反应制得。根据化学结构，其常见母体结构包含四种（详见图1），结构不同导致性能与合成路线差异明显。
图1：增塑剂的母体结构分类
1.2增塑剂的发展
增塑剂的发明时间可追溯至19世纪后半叶，因易燃等弊端被长时间停用，直至磷酸三苯酯的开发应用，增塑剂才重新出现在人们的视野中，但因其具有挥发性，经过一段时间使用后逐渐被其他增塑剂替代。上世纪初期，科学家发现邻苯二甲酸酯可克服塑料制品的缺陷，同时不易挥发，迅速成为增塑剂市场的主角，直至今日，邻苯二甲酸酯类化合物仍有广泛应用。研究发现，邻苯二甲酸酯虽然本身不具备强毒性，但具有致癌性、生殖毒性，有导致人体内分泌紊乱的风险。此外，此类增塑剂不易分解，对地质水源污染较大。随着环保意识提升，传统增塑剂的安全环保问题受到了社会各界的广泛关注，需顺应时代发展需求，研究新型环保增塑剂，为人们的生命安全保驾护航。
1.3增塑剂的创新方向
随着塑料制品的普及，增塑剂有着广阔的应用前景，其创新探索在塑料行业的发展中占有举足轻重的地位。总结分析，新型增塑剂开发以传统增塑剂为模板，经结构优化、分子量调整达到安全环保要求。增塑剂的创新方向主要包含图2中列出的几项，下文对其进行简单论述。（1）单体型增塑剂。单体型增塑剂性能优良，使用更加绿色环保的原材料可有效降低不良风险。单体增塑剂主要包含3类，其一是环己烷二甲酸酯及其衍生物，以环己烷二甲酸二异壬酯为代表，毒性较低，无生殖毒性和基因毒性；其二是柠檬酸酯及其衍生物，以乙酰柠檬酸三丁酯为代表，安全性能大大提高，但生产成本高昂，无法在所有塑料制品领域普及；其三是其他酯类及其衍生物，例如偏苯三酸酯、均苯四酸酯、离子液体等。（2）聚合型增塑剂。此类增塑剂通过嵌段共聚物、支化等改性方法促使相容性与抗迁移性提升，拓宽了增塑剂的使用范围，可供给医疗、矿业开采等特殊领域使用。
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图2：增塑剂的创新方向
2.新型异辛酯类环保增塑剂的合成与实践
本文以环己烷二甲酸二异壬酯为合成模板，引入烯烃双键改变增塑剂耐迁移性能，提高安全性与环保性，通过研究影响酯化反应的因素（时间、温度、催化剂等）确定最佳合成路线。
2.1环己烯二甲酸二异辛酯（DEHCHE）的合成
环己烯二甲酸二异辛酯与环己烷二甲酸酯类增塑剂结构相似，以其为合成对象可研究性能更加优良的衍生物增塑剂。合成路线为单酯化反应，为提高反应速率，需选用催化剂与带水剂。称取顺-1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐（THPA）、异辛醇（2-EH）和二甲苯放入四口瓶中，搭建搅拌回流装置，一定时间后加入催化剂，达到预设时间后停止加热，经减压蒸馏、水洗、干燥、脱色即可得到产物。通过单因素试验分析得出了如下最佳反应条件：反应温度控制在180℃，反应时间为 5h，2-EH与THPA物质量比为 2.4-2.5，在酐醇总质量中带水剂二甲苯用量控制在2%-3%，催化剂钛酸四丁酯用量控制在0.3%-0.4%。
2.2环己烷二甲酸二异辛酯（DEHCHA）的合成
合成环己烷二甲酸二异辛酯有助于探究烯烃双键的影响。合成路线同样为单酯化反应。称取顺式六氢苯酐（HHPA）、2-EH和二甲苯放入四口瓶中，搭建搅拌回流装置，选用钛酸四丁酯为催化剂，达到预定时间后停止加热，处理后即可得到该产物。经实验分析，最佳反应条件为170℃、醇酐物质量比为2.5、反应时长5小时、催化剂用量为酐醇总质量的0.4%、带水剂量为酐醇总质量的3%。
3.应用性能测试
3.1机械性能测试
在相同添加量的条件下，通过对比DEHCHE和DEHCHA后发现，DEHCHE可以提高PVC试片的断裂伸长率，从而反映DEHCHE中的烯烃双键，能够提高PVC的延展性，因此具有更高的机械性能。
3.2耐迁移性能测试
通过测试发现，在PVC试片中，DEHCHA、DEHCHE的耐迁移性能依次降低，且与DEHCHA相比，DEHCHE的极性稍高，这就使其具有比较高的耐迁移性能。
3.3耐抽出性能测试
由于溶剂极性在石油醚和乙醇环境中下降，但是其抽出率随之上升，这样一来在同种溶剂条件下，DEHBCH的性能略高，主要是由于DEHBCH 中存在内亚甲基，导致母体结构更加庞大，从而使DEHBCH具有相对较高的耐抽出性能。
4.总结
综上所述，增塑剂在当今社会中有非常重要的应用，可明显改善塑料的多种性能，但传统增塑剂对环境有不良影响，需加大研究力度，开发新型环保增塑剂，确保塑料制品在各领域的应用安全与品质，尽量消除环境危害。合成新型异辛酯类增塑剂时应关注反应温度、时间、催化剂用量、醇酐物质量比等因素的影响，确定最佳合成路线，进而确保合成物具有良好的增塑性与环保性。同时，在性能测试后发现，DEHCHE具有更高的机械性能、耐迁移性能和耐抽出性能。
【参考文献】
[1]欧远辉,丁雪佳,张龙, 等.环保增塑剂环己烷-1,2-二甲酸二异辛酯的合成与应用[J].中国塑料,2013,27(10):78-82.
[2]周玲玲.环境友好型增塑剂在PVC医疗器械上的应用进展[J].哈尔滨师范大学自然科学学报,2018,34(4):70-73.