Weich-PVC-Produkte enthalten bestimmte Weichmacherkomponenten. Diese Weichmacher wandern, extrahieren und verflüchtigen sich während der Sekundärverarbeitung und Verwendung der Produkte in unterschiedlichem Maße. Der Verlust an Weichmacher verringert nicht nur die Leistung von PVC-Produkten, sondern verschmutzt auch die Oberfläche von Produkten und Kontakten. Im Ernst, sie wird eine Reihe von Problemen für die Umwelt und die menschliche Gesundheit mit sich bringen. Daher ist die Migration und Extraktion von Weichmachern zu einem Haupthindernis geworden, das die breite Anwendung von Weich-PVC-Produkten einschränkt.

In PVC-Systemen kann oxidiertem Polyethylenwachs plastifiziert werden, und das spätere Drehmoment wird reduziert. Es hat eine ausgezeichnete innere und äußere Schmierung. Es kann die Dispersität von Farbstoffen verbessern, Produkten einen guten Glanz verleihen und die Produktionseffizienz verbessern.

Unerwünschte Folgen von Weichmachermigration und -entzug
1. Wenn die Weichmachermigration und -extraktion in PVC schwerwiegend ist, verändern sich die Produkte stark, was zu Erweichung, Klebrigkeit und sogar Oberflächenriss der Produkte führt. Die Niederschläge verursachen häufig Produktverschmutzung und beeinträchtigen die Weiterverarbeitung der Produkte. Zum Beispiel wandern Weichmachermoleküle in wasserdichten gewickelten PVC-Materialien, und PVC ohne Weichmacher schrumpft und härtet aus, was zum Versagen der wasserdichten Funktion führen kann. Wenn Weich-PVC-Produkte mit allgemeinen Klebstoffen auf Lösungsmittelbasis verklebt werden, wandert der Weichmacher im Inneren der Produkte oft in die Klebeschicht, was zu einem starken Abfall der Klebekraft führt, was zu Problemen wie schwacher Klebekraft oder Entschleimung führt. Bei der Beschichtung oder Lackierung von Weich-PVC-Produkten besteht zudem das Problem des Ablösens der Lack- bzw. Lackschicht durch die Weichmacherextraktion. PVC-Druck, Weichmacherextraktion ist ein großes Tabu in der Farb- und Druckindustrie.
2, Beim Prozess der Weichmacherfällung in PVC werden einige Komponenten wie Pigmentgranulate, Aromen, Antistatikmittel und Stabilisatoren herausgebracht. Durch den Verlust dieser Komponenten nehmen die physikalischen Eigenschaften von PVC-Produkten ab und einige Eigenschaften gehen sogar verloren. Diese Niederschläge verschmutzen und zerstören auch die Stoffe, die mit ihnen in engem Kontakt stehen. Wenn Weich-PVC- und Polystyrol-Produkte zusammengefügt werden, beeinträchtigt der aus PVC migrierte Weichmacher die Leistung von Polystyrol-Produkten und verursacht die Erweichung von Polystyrol-Produkten.
Form des Weichmacherverlustes
Weichmacher sind organische niedermolekulare Substanzen, mit Ausnahme von Polyester und anderen Weichmachern mit hohem Molekulargewicht. Wenn sie zu PVC hinzugefügt werden, werden sie nicht an der PVC-Polymerkette polymerisiert, sondern werden durch Wasserstoffbrückenbindung oder Van-der-Waals-Kraft mit PVC-Molekülen verbunden, um ihre unabhängigen chemischen Eigenschaften beizubehalten.
Bei längerem Kontakt des Weich-PVC mit dem fixierten Medium (Gas-, Flüssig- und Festphase) wird der Weichmacher nach und nach aus dem PVC gelöst und gelangt in das Medium. Entsprechend den unterschiedlichen Kontaktmedien lassen sich die Verlustformen des Weichmachers in Verflüchtigungsverlust, Extraktionsverlust und Migrationsverlust einteilen.
Der Verlustprozess der Verflüchtigung, Extraktion und Migration des Weichmachers umfasst drei grundlegende Stufen:
(1) Der Weichmacher diffundiert an die innere Oberfläche;
(2) Die Innenfläche wechselt in einen „liegenden“ Zustand;
(3) Von der Oberfläche weg diffundieren.

Der Verlust an Weichmacher hängt mit seiner eigenen Molekularstruktur, dem Molekulargewicht, der Kompatibilität mit Polymer, dem Medium, der Umgebung und anderen Faktoren zusammen. Die Verflüchtigung des Weichmachers hängt hauptsächlich von seinem Molekulargewicht und der Umgebungstemperatur ab, die Extrahierbarkeit hängt hauptsächlich von der Löslichkeit des Weichmachers im Medium ab und die Mobilität hängt eng mit der Verträglichkeit von Weichmacher und PVC zusammen. Die Diffusion des Weichmachers in PVC kann unter Bedingungen von Polymer und Medium durchgeführt werden, die nicht in das Polymer eindringen, oder unter Bedingungen eines Mediums, das das Polymer infiltriert. Unterschiedliche Veränderungen und Reaktionen der Polymeroberfläche beeinflussen die Diffusion des Weichmachers. Die Grenzflächendiffusion von Weichmacher ist ein komplexer Vorgang, der mit der Wechselwirkung von Medium, PVC-Polymer und Weichmacher zusammenhängt.
Einflussfaktoren der Weichmachermigration und -extraktion
1. Relatives Molekulargewicht und Molekularstruktur des Weichmachers
Je größer das relative Molekulargewicht des Weichmachers, desto größer das Volumen der im Molekül enthaltenen Gruppen, desto schwieriger ist es für sie, in Weich-PVC zu diffundieren, desto weniger wahrscheinlich erreichen sie die Oberfläche und desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit von Extraktion und Migration. Um eine gute Haltbarkeit zu haben, ist es notwendig, dass das relative Molekulargewicht des Weichmachers mehr als 350 beträgt. Polyester und Phenylpolysäureester (wie Trimellithsäureester) Weichmacher mit einem relativen Molekulargewicht von mehr als 1000 haben eine sehr gute Haltbarkeit.
2. Umgebungstemperatur
Je höher die Umgebungstemperatur von PVC-Produkten, desto intensiver ist die Brownsche Bewegung der Moleküle und desto größer ist die Kraft zwischen Weichmachermolekülen und PVC-Makromolekülen, wodurch Weichmachermoleküle leichter an die Produktoberfläche und weiter hinein diffundieren das Medium.
3. Weichmachergehalt
Generell gilt: Je höher der Gehalt an Weichmacherkomponenten in der Rezeptur, desto mehr Weichmachermoleküle im Weich-PVC und desto mehr Weichmachermoleküle auf der Produktoberfläche. Umso leichter wird der Weichmacher vom Kontaktmedium eingefangen und extrahiert oder migriert, und dann fließen die inneren Weichmachermoleküle und ergänzen sich von der Hochkonzentrations- zur Niedrigkonzentrationsoberfläche. Je mehr kleine und mittlere Weichmacher in PVC enthalten sind, desto größer ist gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit einer bestimmten Kollision und Wirkung zwischen Weichmachermolekülen, um die Bindungskraft zwischen einigen Weichmachermolekülen und PVC-Makromolekülen zu schwächen und ihre Bewegung und Diffusion zu beeinträchtigen PVC einfacher. Daher macht die Erhöhung des Weichmachergehalts in einem bestimmten Bereich den Weichmacher leichter zu diffundieren.
4. Das Medium
Die Extraktion und Migration von Weichmachern hängt nicht nur mit den Eigenschaften des Weichmachers selbst, sondern auch eng mit dem in Kontakt kommenden Medium zusammen. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften des flüssigen Mediums in Kontakt mit Weich-PVC sind die Hauptfaktoren, die die Weichmacherextraktion beeinflussen. Allgemeine Weichmacher sind leicht mit Benzin- oder Öllösungsmitteln zu extrahieren, aber schwer mit Wasser zu extrahieren.
5. Zeit
Gemäß der Literatur ist die Migrationsrate von DOP in PVC-Folie zeitabhängig. In der Anfangsphase der Migration ist die Rate höher. Die Konzentration des an die Oberfläche migrierenden Weichmachers ist linear mit der Quadratwurzel der Migrationszeit. Dann, mit der Verlängerung der Zeit, nimmt die Migrationsrate allmählich ab und erreicht nach einer gewissen Zeit (720h links und rechts) ein Gleichgewicht.

Maßnahmen zur Lösung der Fällung und Migration von PVC-Weichmachern
1. Zugabe von Polyester-Weichmacher
Polyester-Weichmacher hat eine gute Affinität zu DOP und anderen kleinmolekularen Weichmachern. Wenn der PVC-Weichmacher eine bestimmte Menge Polyester-Weichmacher enthält, kann er andere Weichmacher anziehen und fixieren, damit sie nicht an die Oberfläche von PVC-Produkten diffundieren, um die Migration und Extraktion von Weichmachern zu reduzieren und zu verhindern.
2. Zugabe von Nanopartikeln
Die Zugabe von Nanopartikeln kann die Mobilitätsverlustrate in Weich-PVC reduzieren und die Gebrauchsleistung und Lebensdauer von Weich-PVC-Materialien verbessern. Die Fähigkeit verschiedener Nanopartikel, die Migration von Weichmachern zu hemmen, ist unterschiedlich, und die Wirkung von Nano-SiO2 ist besser als die von Nano-CaCO3.

3. Verwenden Sie ionische Flüssigkeiten

Ionische Flüssigkeit kann die Glasübergangstemperatur von Polymeren in einem großen Temperaturbereich steuern. Der Elastizitätsmodul des mit ionischer Flüssigkeit versetzten Materials entspricht dem bei der Verwendung von DOP als Weichmacher. Ionische Flüssigkeit ist aufgrund ihrer geringen Verflüchtigung bei hoher Temperatur, geringer Auslaugbarkeit und guter UV-Stabilität ein idealer Ersatz für Weichmacher.
4. Oberflächenspritzschutzbeschichtung
Auftragen einer Schicht aus nicht migrierendem Material auf die Polymeroberfläche, um das Auslaugen und die Migration von Weichmachern zu reduzieren. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es die Flexibilität des Materials verringern kann. Experimente zeigen jedoch, dass diese Beschichtungstechnologie das Auswaschen von Weichmachern wirksam verhindern kann und breite Anwendungsmöglichkeiten im Bereich des medizinischen PVCs besitzt.
5. Oberflächenkorrelation
In Wasser mit geeignetem Phasentransferkatalysator wird die Weichmacheroberfläche mit Natriumsulfid modifiziert. Die Oberfläche von PVC-Produkten bildet unter Lichteinwirkung eine Netzwerkstruktur, die die Weichmacherwanderung wirksam verhindern kann. Das nach diesem Verfahren behandelte Weich-PVC eignet sich sehr gut für den Einsatz in medizinischen und verwandten Geräten.
6. Oberflächenmodifikation
Das Auslaugen von Weichmachern in Polymerlösung kann durch Einstellen der Eigenschaften der Polymeroberfläche kontrolliert werden. Unter vielen Modifizierungstechnologien ist das Aufpfropfen von wasserlöslichem Polymer auf die Oberfläche eine der Hauptrichtungen.
Es wird vorgeschlagen, das Verfahren des Pfropfens von PEG auf die Oberfläche von Weich-PVC zu verwenden, um die Hydrophilie der Substratoberfläche zu erhöhen, um so das Auswaschen von Weichmachern zu verhindern.
Außerdem kann die Verwendung von Phasentransferkatalysator und Thiosulfatanion zum Ersetzen von Chloratomen in PVC in einem wässrigen Lösungssystem auch die Oberflächenhydrophilie verbessern und das Auslaugen und Übertragen von Weichmachern in verschiedenen Lösungsmitteln wie Hexan verhindern.
Fazit:
Die Extraktion und Migration von Weichmachern ist eines der wichtigsten Probleme bei der Anwendung von Weich-PVC-Produkten. Wenn es nicht gut gelöst werden kann, wird es nicht nur die Serviceleistung und Wirkung von Weich-PVC-Produkten beeinträchtigen, sondern auch der menschlichen Lebensumgebung und der menschlichen Gesundheit einen gewissen Schaden zufügen. Daher hat dieses Problem immer mehr Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
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