PVCの可塑剤とは何ですか？

ポリ塩化ビニル（PVC）は、世界で最も広く生産され、汎用性の高いプラスチックの1つです。しかし、その純粋な形では、PVCは硬くて脆い材料です。その可能性を最大限に発揮し、アプリケーションを拡大するために 可塑剤 組み込まれています。可塑剤は、添加剤であり、通常は高ボリールポイントの有機エステルであり、ポリマーと混合して、柔軟性、作業性、拡張性を向上させます。 PVCのコンテキストでは、可塑剤はその物理的特性を根本的に変換し、柔らかく、柔軟で、膨大な範囲の製品に適応性があります。

可塑化のメカニズム

PVCの構造のコアは、長いポリマー鎖で構成されています。剛性PVCでは、これらの鎖はしっかりと詰められ、強い分子間力によって結合されています。主に極カーボンクロリン結合による双極子双極子相互作用です。可塑剤が添加されると、その分子はこれらのPVCポリマー鎖の間に自分自身を散布します。この挿入により、ポリマーマトリックス内の遊離体積が効果的に増加し、チェーンを保持する分子間力が弱くなります。

この「潤滑」効果により、PVCチェーンは、より低い温度で、より少ない外力で互いをより自由に移動することができます。その結果、ガラス遷移温度（ $t_g$ ）PVCの低下。 $t_g$ ポリマーが硬くて脆くなる温度であり、それ以下ではゴム状と柔軟になります。を下げることによって $t_g$ 、可塑剤により、PVCは、可塑剤の種類と濃度に応じて、室温で、さらにはゼロ以下の温度でも柔軟で実行可能な状態を維持できます。

PVCにおける可塑剤の重要な機能と利点

PVCに可塑剤を追加すると、いくつかの重要な利点が得られます。

• 柔軟性と柔らかさの向上： これは最も顕著な機能であり、ケーブル、ホース、フィルムなどの曲げ可能性を必要とするアプリケーションでPVCを使用できるようにします。

• 加工性の向上： 可塑剤は、PVCの溶融粘度を減らし、押出、カレンダー、射出成形、およびその他の製造技術中に処理しやすくなります。これは、処理温度とエネルギー消費の低下につながります。

• 拡張性と弾力性の向上： 可塑化されたPVCは、壊れずに伸ばして変形させることができます。これは、合成革、コーティングされた生地、医療用チューブなどの用途に不可欠です。

• 脆性の低下： それらは、材料が衝撃の下で、または低温で亀裂や砕くのを防ぎます。

• 耐久性と長寿： 柔軟性を与えることにより、可塑剤は、さまざまな環境でのPVC製品の全体的な耐久性と寿命に貢献できます。

• 透明度と表面仕上げの改善： 場合によっては、可塑剤はPVC製品の透明性と表面美学を強化することができます。

PVCで使用される可塑剤の種類

歴史的に、PVCの最も一般的な可塑剤はそうでした フタル酸塩 、特にジオ（2-エチルヘキシル）フタル酸（DEHPまたはDOP）およびジオノニルフタル酸ジゾニル（DINP）。しかし、環境と健康の懸念の高まりにより、可塑剤の多様化が生じています。

可塑剤の一般的なカテゴリには次のものがあります。

• フタル酸塩： 一部の高分子量のフタル酸エステル（DINP、DIDP、DPHPなど）はまだ広く使用されていますが、特定の機密アプリケーション（たとえば、おもちゃ、医療機器）での使用は、潜在的な健康への影響により制限されているか、段階的に廃止されています。

• Terephthalates： ジオクチルテレフタレート（DOTPまたはDEHT）など、フタル酸エンレートの代替としてよく使用され、より好ましい毒物学的プロファイルで同様の性能を提供します。

• 脂肪材： 優れた低温柔軟性で知られているジオクチルアディペート（DOA）など。

• Trimellitates： これらは、優れた永続性と低ボラティリティを提供する高分子量塑性装置であり、ワイヤーやケーブル断熱材などの高温用途に適しています。

• クエン酸塩： 毒性が低いため、食品包装や医療機器などの繊細な用途でよく使用されます。例には、クエン酸トリエチル（TEC）およびクエン酸トリブチル（TBC）が含まれます。

• エポキシ化大豆油（ESBO）： PVCの二次熱安定剤としても機能するバイオベースの可塑剤。

• ポリマー可塑剤： 優れた永続性と抽出に対する耐性を提供する高分子量エステルにより、耐久性のある財と厳しい環境に適しています。ただし、モノマー可塑剤よりも可塑化の効率が低くなっています。

• バイオベースの持続可能な可塑剤： 環境意識と規制上の圧力に起因する再生可能リソースに焦点を当てた新たなカテゴリ。

特定の可塑剤の選択または可塑剤のブレンドは、最終的なPVC製品の望ましい特性、処理条件、コスト、規制要件、および環境に関する考慮事項に依存します。

可塑剤の選択と使用における考慮事項

PVCアプリケーションに適した可塑剤を選択するには、複雑な要因の相互作用が含まれます。

• 効率： 望ましいレベルの柔軟性を実現するには、どれだけの可塑剤が必要ですか？

• 永続： プラスチック剤は時間の経過とともにPVCマトリックス内にどれだけうまくいき、移動、揮発、または抽出に抵抗しますか？これは、長期的なパフォーマンスにとって非常に重要です。

• 互換性： 可塑剤はPVCと互換性がある必要があります。つまり、「ブルーム」や表面から滲出するのではなく、よく混合する必要があります。

• 低温の柔軟性： 屋外アプリケーションまたは寒い気候のアプリケーションの場合、低温で柔軟性を維持する可塑剤の能力が重要です。

• 揮発： 可塑剤がPVCから蒸発する傾向は、時間の経過とともに硬化する可能性があります。

• 移動抵抗： 可塑剤がPVC内にとどまり、隣接する材料に移動しない能力が隣接する材料に移動します。

• 耐薬品性： オイル、グリース、およびその他の化学物質に対する耐性。

• 可燃性： 一部の可塑剤は、PVCの可燃性特性に影響を与える可能性があります。

• 毒性と規制コンプライアンス： 特に人間、食物、または水との接触を含むアプリケーションの健康と安全規制の順守。

• 料金： 経済的実行可能性は、常に産業用途の重要な要因です。

結論として、可塑剤はPVC製剤の大部分に不可欠な成分であり、本質的に剛性のあるポリマーを非常に用途の広い適応性のある材料に変換します。彼らの慎重な選択と正確な取り込みは、望ましいパフォーマンス特性を達成し、現代生活に不可欠な無数のPVC製品の寿命と安全性を確保することに最重要です。