Page 77 - 《精细化工》2023年第12期

第 12 期 王梓雯，等: 多功能植物油基增塑剂制备及增塑 PVC 研究进展 ·2619·

和 1,4-BDB 的扩散速率低于 DEA。此外，具有最长 的增塑剂可作为间隔组分穿插到 PVC 分子链间，增
碳链的 DBS 的 T g 最低，用润滑机理解释是长链条 加 PVC 分子链间的流动性。

[82]
图 7 乙酰 1,8-辛二醇二蓖麻油酸乙酰丙酸酯（A-ODL）增塑 PVC 示意图（a） ；乙酸基环氧化蓖麻油酸甲酯（EMRA）
增塑 PVC 示意图（b） [83]
Fig. 7 Schematic diagram of acetyl 1,8-octanediol diricinoleate levulinic acid (A-ODL) plasticized PVC (a) [82] ; Schematic
diagram of epoxidized methyl ricinoleate with a pendant acetate ester (EMRA) plasticized PVC (b) [83]

增塑性能优良、可生物降解等优点，被认为是最具
应用前景的生物基增塑剂。然而，植物油基增塑剂
结构中长链烷基比例过高，导致其与 PVC 树脂相容
性较差，市场上主要作为辅助增塑剂使用，应用价
值未得到有力彰显。该文从植物油分子结构设计出
发，对现有文献按照不同功能型（增容、耐热、阻
燃、耐迁移）进行归纳、分析和总结，通过分子模
拟、微观和宏观分析手段，建立了增塑剂结构和增

塑后 PVC 制品性能的“构效”关系。相容性是植物
图 8 生物基增塑剂增塑 PVC 分子的 Materials Studio 模
型 [78] 油基增塑剂增塑 PVC 后获取所需性能材料的决定
Fig. 8 Materials Studio model of PVC molecule plasticized 性因素，增强植物油基增塑剂的相容性，可根据自
by bio-based plasticizer [78] 由体积理论在植物油分子结构中引入极性基团，并

通过上述分子模拟结果可知，植物油基增塑剂 通过建立分子动力学模型加以证实；热稳定性是植
物油基增塑剂另一种不可或缺的性能，通过引入环
在 PVC 材料中耐迁移性增强，则需要平衡增塑剂结
氧基团吸收 PVC 分子受热脱除的 HCl，从而抑制
构中的极性基团（如乙氧基、酯基）和柔性基团（如
烷基碳链等）的比例关系。PAN 等 [83] 以蓖麻油为原料， PVC 分子的降解，或者提高植物油基增塑剂的分子
量，分子量越大的植物油基增塑剂与 PVC 分子的相
合成含有乙酸基的环氧化蓖麻油酸甲酯（EMRA）（图
互作用力越大，2 个大分子链的纠缠使 HCl 很难脱
7b），并将其与 PVC 共混评价其耐迁移性，实验结
除，从而使 PVC 的热稳定性增强；阻燃性拓宽了植
果通过 MD 进一步验证，再现了 PVC-增塑剂二元系
物油基增塑剂在防火防爆中的应用领域，可通过在
统，并将增塑剂的迁移速率在理论上量化。结合实验
植物油分子中引入氮、磷、硅等原子，使得 PVC 在
和模拟研究，得出以下结论：环氧化程度并不是EMRA
燃烧过程中表面形成致密炭层，阻止可燃气体及热
与 PVC 基体之间相互作用的唯一决定因素，相反的，
量传递，进而起到阻燃效果；耐迁移性是植物油基
EMRA链中突出的短极性乙酸酯可以更有效地捕获生
增塑剂应用于食品包装、儿童玩具、医疗卫生等领
物增塑剂，从而抑制它们从 PVC 基质中浸出。
域不可获取的另一性能，主要通过增加植物油分子
3 结束语与展望 量和引入极性基团，从而增大 PVC 分子的自由体
积，增强增塑剂与 PVC 分子链间的相互作用，达到
植物油基增塑剂因具有原料来源广、结构可调、 提高增塑剂稳定性的效果。