环保增塑剂与PVC树脂的相容性测试报告

与PVC树脂的相容性
相容性是指PVC树脂与增塑剂的相互溶解能力。

若两者的相容性好，加热塑化时的温度越低（即能耗越低），同时增塑剂不易从制品中析出，制品的柔软性越好，使用寿命越长，因此相容性是增塑剂最基本、最重要的特性。

在PVC 人造革的热加工过程中，若增塑剂与PVC树脂的相容性好，则可相应降低塑化温度（能耗)，这有利于企业降低生产成本并树立节能绿色形象。

对于极性的PVC
树脂而言，极性较大的增塑剂与其相容性较好，按此原理，实验方案分别采用水价法和溶解温度试验法评价增塑剂与PVC树脂的相容性。

2.1实验原料表
表2.1
2.2实验方案 2.2.1水价法
由于水分子是极性的，因此通过测定增塑剂与水的相容性（即水价法）可以间接表征增塑剂与PVC树脂的相容性，这种方法目前己被行业广泛认可和采用。

在水价法中，样品耗用的蒸馏水毫升数越多，表明该样品与水或PVC树脂的相容性越好。

称取增塑剂2.5克，加入25毫升丙酮，待完全溶解呈透明状态后，采用蒸馏水进行滴定，开始出现浑浊时即为滴定终点，读取蒸馏水耗用毫升数。

每个样品测定5次，最终结果以算术平均值士标准偏差表示。

表2.2
2.2.3溶解温度试验法
溶解温度试验法是一种直接获得增塑剂与PVC树脂相容性数据的检测手段。

一般而言，这种方法与水价法的评价结果是一致的，有一定规律性。

其评价标准为：在一定条件下，PVC树脂在增塑剂中的溶解温度越低表明两者的相容性越好，反之亦然。

将PVC树脂与增塑剂配制成PVC质量分数为2%的悬浮液，然后加入玻璃试管中，在摇动下用油浴加热，控制升温速度为5°C/min，直至悬浮液变透明为止，测量此时的温度即为PVC的溶解温度。

每个样品测定5次，最终结果以算术平均值士标准偏差表示。

表2.3溶解温度试验法测定结果
溶解温度（°C)
样品
3 实验结果
如表2.2所列为采用水价法测定三种增塑剂与PVC树脂相容性的实验结果。

由该表可见，2.5克DOP耗用蒸馏水毫升数为4.96mL，而YL820的耗用值为
7.10ml，DBP为7.3ml，这表明YL820及DBP与PVC树脂的相容性优于 DOP。

通过溶解温度试验法，我们也可以得到和以上水价法类似的试验结果和结论。

如表3.3所列为采用溶解温度试验法测定三种增塑剂与PVC树脂相容性的实验结果。

由该表可见，由于DOP与PVC树脂的相容性良好，因此PVC在 DOP中的溶解温度较低，约为130°C;而PVC树脂在YL820及DBP中的溶解温度均低于DOP,这表明PVC树脂与YL820及DBP的相容性优于DOP。

在 PVC人造革的热加工过程中，若增塑剂与PVC树脂的相容性好，则可相应降低塑化温度（能耗)。

三塑化效率
增塑剂的主要作用是降低聚合物分子间的相互作用力，提高聚合物分子链的运动性，即降低聚合物的玻璃化转变温度，改善其加工性能，并赋予制品柔韧性。

不同的增塑剂塑化效能不同，其性能优劣通常用塑化效率来衡量。

塑化效率可理解为使树脂达到某一柔软程度时的增塑剂用量，或在添加等量增塑剂的条件下树脂的柔软程度。

为了便于比较，通常将DOP的塑化效率设为100，再将其它增塑剂与其相比。

在实际应用过程中，PVC塑化的结果主要表现为玻璃化转变温度降低和伸长率提高，为此PVC人造革行业通常采用PVC塑化膜的玻璃化转变温度和伸长率来衡量增塑剂的塑化效率。

3.1实验原料表
表3.1
3.2实验方案
首先将6份增塑剂加入10份PVC树脂中；搅拌均匀并充分脱泡后，将制得的混合物涂覆于离型纸上，涂覆厚度为0.8mm;涂覆成膜后，首先将液膜置于100°C 保温2min，随后将其升温至170°C再保温2min;冷却至室温后，将制得的透明软质PVC薄膜于离型纸上剥离，并保存于干燥器中备用。

经DOP、 DBP，环保增塑剂YL820增塑后的PVC薄膜分别以PVC-DOP、PVC-DBP、 PVC-YL820 表示。

分别采用PVC塑化膜的玻璃化转变温度和伸长率表征增塑剂的塑化效率。

3.2.1玻璃化转变温度测定
采用德国耐驰公司的DSC200PC型差示扫描量热仪（DSC)测定纯PVC树脂、PVC-DOP、PVC-DBP、和PVC-YL820的玻璃化转变温度。

测试前，使用铟（Indium,熔点156.6°C)和锡（Tin,熔点231.9°C)标样对仪器进行双点标
定。

测试时，约15mg样品被密封装载于铝制坩埚内，然后以10°C/min的加热速率从-100°C加热至100°C，氮气气氛流量设定为50mL/min;样品的玻璃化转变温度以转变台阶的中点计；为消除热历史，每个样品被重复加热两次，最终结果以第二次加热为准。

p e r --e g .L I .C I 0 J 25 龙 10. 0.
DSC/(rriW/inq)
t 衣B 方叵
图3.1纯PVC 树脂的DSC 图谱
-30 -2o -2C -15
-10
-35
DriC /(n-Wymn ：
Hi 方句
图 3.2 PVC-DOP 的 DSC 图谱
DriC /(n-Wymn ：
〃放fe 方句
010
-D.15
-D.20
-50 -50 -40
-30 -20
-10 0 10 20
30 图 3.2 PVC-DBP 的
DSC 图谱 4/12
图 3.2 PVC-YL820 的 DSC 图谱
3.2.2力学性能测定
先根据ASTM-D412-DieC规范标准将待测PVC塑化膜切成哑铃形状，再将其置于恒温（20°C)恒湿（相对湿度65%)条件下空气调节48小时，最后采用
GT-A1-7000S型（高铁科技股份有限公司）电子拉力机以100mm/min的拉伸速度测定样品的抗张强度和负荷伸长率(5N/inm2)。

每个样品的力学性能测定三次，最后结果以三次测定的算术平均值士标准偏差计。

表
3 实验结果
在实际应用过程中，PVC塑化的结果主要表现为玻璃化转变温度降低和伸长率提高，为此PVC人造革行业通常采用PVC塑化膜的玻璃化转变温度和伸长率来衡量增塑剂的塑化效率。

如图3.1-3.4所示分别为纯PVC树脂、 PVC-DOP、PVC-DBP、和 PVC-YL820 的 DSC 图谱。

由该图可见，纯 PVC 树脂的玻璃化转变温度为85.8°C，而经DOP、DBP及YL820增塑后其玻璃化转变温度分别降为-17.8°C、-25.(TC、-18.8°C.下降幅度分别为103.6°C、110.8 °(：和104.6°C。

设DOP的塑化效率为100%，则环保增塑剂YL820的塑化效率计算结果为101.0%，DBP的塑化效率为106.9%.
以DOP的塑化效率为基准，通过测定PVC塑化膜的伸长率同样可以表征三种增塑剂的塑化效率。

PVC-DOP、PVC-DBP和PVC-YL820的力学性能测定结果列于表3.2。

由该表可见，在PVC树脂与三种增塑剂配比相同的情况下， PVC-DBP 的 5N/mm2 负荷伸长率最大，达 60.0%，而 PVC-DOP、PVC-YL82 的5N/mm2负荷伸长率分别为57.2%、和58.3%。

设DOP的塑化效率为100%，则PVC-DBP，PVC-YL820的塑化效率分别为105%和102%。

通过这种方法测得的塑化效率相对高低与前述玻璃化转变温度法接近。

四耐热性能
在PVC人造革的制造过程中，压延、发泡等工序的加工温度一般介于 170-220°C 之间，因此在这些工序中增塑剂容易受热分解，挥发，造成增塑剂浪费和严重的环境污染。

增塑剂的耐热性能犹其重要。

4.1实验原料表
表
4.2实验方案
采用德国耐驰公司的TG209F1型热重分析仪（TGA)测定三种增塑剂样品的热失重曲线。

测试时，将5mg样品装载于A1203坩埚内，然后在50mL/:min的氮气气氛流速下、以10°C/min的加热速率将样品从30°C加热至800°C。

样品的失重起始温度、5%特征失重温度、10%特征失重温度以及最大失重温度可由仪器自带的Proteus软件自动求算。

流置/(mlfrnin)
麵觸
DTG/(%/n n) 铳量/(if
il/mi m)
-2.00 -4 on 6.00 -8.00
-1C.00 12.00 -1400 -ie no
图4.YL820的热失重曲线
4.3实验结果
如图4.1-4.3所示分别为DOP 、DBP 和YL820的热失重曲线。

由图4.1可见， DOP 的热失重起始温度仅为183.7°C,DBP 为180.1°C.与DOP ，DBP 相比，YL820 的热失重起始温度明显较高为207.4°C ，即YL820产品自身的耐热性能优于 DOP 与DBP ，当其用于PVC 人造革生产时，热损失率应比DOP 及DBP 低。