1.2 环氧化大豆油的特点及性能应用
环氧型增塑剂在国内外开发应用较早的一种增塑剂,环氧大豆油,其在新型高分子材料、塑料、涂料、橡胶、工业等工业领域有广泛的应用。由于其具有增速性强且毒性又小的特点,环氧大豆油被用作PVC塑料玩具、食品包装材料等制品的增塑剂。环氧大豆油是美国药物管理局批准的唯一可用于食品包装材料的环氧类增塑剂,目前在许多国家已被允许用于食品及医药材料的包装材料,同时还具有良好的热稳定性、光稳定型、耐水性和耐油性,已经发展成为第三大类增塑剂[8]。
被广泛应用于和食品接触的塑料产品的生产上的环氧化大豆油,是一种低毒高效的塑料助剂。环氧大豆油在塑料中的添加量最高可达40%,因此ESBO可通过迁移、浸出进入到食品中,从而被人体吸收。环氧大豆油是用精炼大豆油采用过氧化处理而得到的一种化工产品,英文名称为Epoxidized Soybean Oil(简写为ESBO),分子量约为1000,。常温下为浅黄色粘稠油状液体,流动点-1℃,沸点150℃(0.5kPa),可溶烃类、酮类、酯类、高级醇等有机溶剂,微溶于乙醇,不溶于水[9]。结构式如下:
环氧大豆油具有良好的耐热性、耐光性、互渗性及低温柔韧性,且挥发度低,低毒,被广泛用于食品包装材料的增塑剂和稳定剂,较多用于PVC的增塑剂,在食品包装中主要用于玻璃罐头食品的瓶盖密封垫圈[10]。环氧大豆油不仅对PVC有增塑作用,而且由于其结构中的环氧基团可以吸收PVC因光和热降解产生的HCl,阻止PVC脱HCl分解反应的进行,从而延长PVC制品的使用寿命[11]。环氧大豆油的产量已占环氧类增塑剂的60%,其应用领域广泛,发展前景可观。环氧大豆油属于纯有机化合物稳定剂,通常与金属盐稳定剂并用可产生协同作用,能够有效地改进热稳定性能。环氧大豆油是组常用的PVC辅助稳定剂,对Ba/Zn、Ca/Zn稳定剂有显著的增效作用。环氧大豆油在对PVC制品的交联增韧作用上有着显著作用,能改进PVC树脂的耐热、耐光、抗冲击、抗老化、低温柔韧性、润滑互渗性,且挥发度低,没有毒性等性能,如今,在药品和食品行业应用相当广泛。此外,环氧大豆油还可以用于制备偏氯乙烯聚合物。
1.3 PVC树脂常用增塑剂DOP与环氧大豆油相比较
增塑剂的主要作用是增加塑料的可塑性、流动性、柔软性以及耐寒性,从而有利于塑料加工和改善使用性能。增塑剂的效果取决于其本身的化学结构。DOP化学名称邻苯二甲酸二辛酯是聚氯乙烯主要增塑剂,并且对绝大多数合成树脂和橡胶均有良好的相容性。DOP作为一种主增塑剂。广泛应用于PVC各种软制品,如薄膜、人造革、软板、软管、鞋料、电缆料等。
当在PVC中逐渐加大DOP用量时,可以发现PVC制品的拉伸强度、邵氏硬度下降明显;塑料的耐低温性能明显增优;PVC制品的断裂伸长率逐渐上升,随着量继续增大,断裂伸长率上升趋势变得缓慢,DOP对伸长率的影响越来越小。但DOP热老化性能较差,对PVC几种增塑剂热老化性能从优至劣对应排列顺序为:TOTM-TOPM-DIDP-305酯-DOTP-M50-DOP-氯化石蜡。