增塑劑的作用機(jī)制主要涉及增塑劑分子與聚合物分子之間的相互作用。以下是增塑劑作用機(jī)制的詳細(xì)解釋:
當(dāng)增塑劑添加到聚合物中時(shí),增塑劑分子會(huì)插入到聚合物分子鏈之間。這一過(guò)程中,增塑劑分子與聚合物分子之間會(huì)發(fā)生相互作用,這種相互作用會(huì)削弱聚合物分子鏈之間的引力,即范德華力。由于這種引力的削弱,聚合物分子鏈的移動(dòng)性會(huì)增加,同時(shí)聚合物分子鏈的結(jié)晶度會(huì)降低。
由于聚合物分子鏈移動(dòng)性的增加和結(jié)晶度的降低,聚合物的塑性會(huì)隨之增加。這表現(xiàn)為聚合物的硬度、模量、軟化溫度和脆化溫度下降,而伸長(zhǎng)率、曲撓性和柔韌性提高。這些性能的變化使得聚合物材料更加易于加工和成型,同時(shí)提高了其柔韌性和韌性。
根據(jù)增塑劑與聚合物之間的相互作用方式,可以將增塑劑分為內(nèi)增塑劑和外增塑劑兩類:
內(nèi)增塑劑:實(shí)際上是聚合物的一部分,通常在聚合過(guò)程中引入的第二單體。這些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,從而降低了聚合物分子鏈的結(jié)晶度。內(nèi)增塑劑的使用溫度范圍較窄,且必須在聚合過(guò)程中加入,因此應(yīng)用相對(duì)較少。
外增塑劑:是一個(gè)低分子量的化合物或聚合物,添加到需要增塑的聚合物內(nèi)。外增塑劑一般是一種高沸點(diǎn)的較難揮發(fā)的液體或低熔點(diǎn)的固體,絕大多數(shù)都是酯類有機(jī)化合物。它們不與聚合物起化學(xué)反應(yīng),主要通過(guò)在升高溫度時(shí)的溶脹作用與聚合物形成一種固體溶液。外增塑劑性能全面且生產(chǎn)和使用方便,應(yīng)用廣泛。
增塑劑的具體作用機(jī)理包括分散作用、潤(rùn)滑作用、吸收作用和反應(yīng)作用等:
分散作用:增塑劑與聚合物分子發(fā)生相互作用,使聚合物分子之間的排列更加松散,分散度更高,提高聚合物分子間的親和力。
潤(rùn)滑作用:增塑劑可以減小聚合物鏈間的摩擦,從而降低內(nèi)部能量,增強(qiáng)分子的可流動(dòng)性和可變形性,提高聚合物的韌性。
吸收作用:增塑劑能夠吸收熱能,從而降低聚合物的玻璃轉(zhuǎn)化溫度,提高聚合物的穩(wěn)定性,防止龜裂或變形。
反應(yīng)作用(針對(duì)部分特殊增塑劑):某些增塑劑可以與聚合物發(fā)生反應(yīng),形成共聚物或化合物,從而提高聚合物的膠體穩(wěn)定性和材料結(jié)構(gòu)性能。
綜上所述,增塑劑通過(guò)其分子與聚合物分子之間的相互作用,改變聚合物的物理和化學(xué)性質(zhì),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物材料的增塑效果。