Die Migration und Diffusion von Weichmachern in PVC-Produkten kann zu Vergilbung, Verhärtung und Sprödigkeit der Produkte führen, die die Leistung der Produkte beeinträchtigen. Was&gravierender ist, ist, dass die größte Menge an Phthalatester (PAEs)-Weichmachern potenzielle krebserregende Risiken bergen und die menschliche Gesundheit gefährden und die Umwelt verschmutzen, nachdem sie aus PVC-Produkten entfernt wurden. Daher ist die Untersuchung des Migrationsmechanismus und der Hemmungsmethoden von Weichmachern in PVC-Produkten von großer Bedeutung, um das Auftreten von Migration zu verhindern und nicht migrierende PVC-Produkte zu entwickeln.
1. Migrationsmechanismus des Weichmachers
Die Kraft zwischen dem Weichmacher und den PVC-Molekülen ist eine schwache Van-der-Waals-Kraft und Wasserstoffbindung, und der Weichmacher kann während der Verarbeitung und Verwendung leicht migrieren und nach außen diffundieren.
Es gibt vier Hauptwege der Migration und Diffusion von Weichmachern:
①Verflüchtigen sich von der Oberfläche von PVC-Produkten in die Atmosphäre;
②Die vom PVC-Produkt kontaktierte flüssige Phase wird extrahiert;
③ Migration und Diffusion treten in dem festen oder halbfesten Material auf, das mit dem PVC-Produkt in Kontakt kommt;
④Exudiert von PVC-Produkten unter Druck.
Die Migration und Diffusion des Weichmachers durchläuft im Wesentlichen drei Stufen: Der Weichmacher diffundiert an die Innenfläche, bildet ein"liegendes" Zustand an der Innenfläche und diffundiert von der Oberfläche des Produkts weg.
Die Migration und Diffusion des Weichmachers kann als Übertragung von niedermolekularen Substanzen in das Polymer angesehen werden, also die Migration in die Lücken zwischen den Polymersegmenten. Polymer-Molekülkettensegmente umfassen normalerweise lineare, verzweigte und vernetzte Typen, und es wird eine Anordnung und Stapelung zwischen den Kettensegmenten geben. Daher ist die interne räumliche Netzwerkstruktur des Polymers äußerst komplex und es gibt gleichzeitig kristalline und amorphe Bereiche. Amorphe Bereiche sind meist amorph, mit mehr Lücken zwischen den Segmenten als kristalline Bereiche. Daher ist die Migrations- und Diffusionsgeschwindigkeit kleiner Moleküle im kristallinen Bereich geringer als im amorphen Bereich. Die Morphologie von Kristallbereichen, amorphen Bereichen und Molekülsegmenten ändert sich mit Änderungen der äußeren Bedingungen wie der Temperatur.
2. Faktoren, die die Weichmachermigration beeinflussen
Die Hauptfaktoren, die die Migration und Diffusion von Weichmachern in PVC-Produkten beeinflussen, sind Temperatur, PVC-Produkteigenschaften, molekulare Eigenschaften des Weichmachers, Weichmachergehalt, Medium usw.
① Temperatur: Die Temperatur kann das Auftreten von Diffusion erheblich beeinflussen. Je höher die Temperatur ist, desto größer ist die thermische Aktivierungsenergie der Atome und desto leichter findet die Migration statt.
②PVC-Produkteigenschaften: spiegelt sich hauptsächlich im freien Volumen des Kettensegments und den Bewegungseigenschaften des Kettensegments wider. Wenn das minimale freie Volumen, das für die Bewegung der Weichmachermoleküle erforderlich ist, geringer ist als das freie Volumen des Polymersegments, können die Weichmachermoleküle durch das Polymersegment diffundieren. Je größer das freie Volumen in PVC ist, desto leichter können Weichmachermoleküle migrieren. Je höher der Ungesättigtheitsgrad der PVC-Molekülkette ist, desto stärker ist die Beweglichkeit und desto leichter diffundiert der Weichmacher.
③Die molekularen Eigenschaften des Weichmachers: Das relative Molekulargewicht des Weichmachers beeinflusst direkt seine Migrationsfähigkeit. Je größer das relative Molekulargewicht, desto schwieriger ist es in PVC-Produkten zu diffundieren. Bei gleichem Molekularvolumen des Weichmachers ist der Weichmacher mit flachen oder langen Molekülen leichter zu diffundieren als der Weichmacher mit kugelförmigen Molekülen.
④Weichmachergehalt: Wenn die anderen Bedingungen gleich sind, erfolgt die Migration umso leichter, je höher der Weichmachergehalt ist.
⑤Mittel: Im Allgemeinen lässt sich der Weichmacher leichter aus dem Lösungsmittel der Ölphase herausziehen, aber schwerer aus der Wasserphase herausziehen.