一、      PVC在醫療健康領域的應用

誤區：在醫療器械、健康領域將禁止使用PVC！

Ø   高度安全High safety

PVC作為乙烯基聚合物的代表，在可丟棄的醫療設備領域中的應用已經超過60年的歷史，最早的應用可以追溯到二十世紀五十年代（1950’s）的朝鮮戰爭中，使用PVC血袋作為玻璃制品的替代品，成為既安全又可靠的處理戰場傷員的材料。最嚴格的歐洲藥典專注中記載著PVC在可丟棄醫療材料領域的使用。

Ø   多樣性Wide diversity

PVC廣泛應用于醫療健康領域，在塑料可丟棄醫療器械中PVC材質占40%以上，具體包括：緊急燒傷處理過程中使用的人造皮膚；輸血液和血漿設施；人造腎臟中的血容器；導尿管和套管；靜脈注射的容器；氣管；輸液和壓力監控管；無縫地板，天花及墻紙。

Ø   眾多優點The widest range of benefits

PVC能夠介入眾多患者和健康專家的醫療應用得益于PVC的以下優點：生物相容性、生物惰性、透明、可殺菌、柔韌性、耐久性及可靠性、易加工、經濟、可印刷、抗扭曲、非過敏、易清潔和維護。

Ø   最高性價比The best value for money in healthcare

在醫療健康領域目前尚未出現能夠提供與PVC具有相同性價比的替代材料。據估計在歐洲醫療健康行業，替代PVC材料將相應增加3億歐元的支出。以PVC地板為例，PVC地板提供起始成本最低、維護成本最低的地板解決方案。

Ø   無限設計空間Limitless design capabilities

PVC材料可提供無限設計可能，具體表現在：使用PVC材料制造的復雜醫療設備的工藝相對簡化，得益于PVC優異的粘接和密封性能，從而醫療設備的制造商可以相對容易的將醫療塑膠部件粘接成為復雜的醫療設備。在建筑領域，PVC可幫助建筑師在地板、天花和墻紙方面的自由駕馭。

Ø   低的碳排放Low carbon footprint

PVC制造過程中的碳排放相對較低，PVC的碳足跡與一盒麥片相當，回收利用的PVC則更低�；厥�1公斤PVC=0.3公斤CO2equiv,1公斤PVC=1.9 公斤CO2equiv=一盒麥片，1公斤不銹鋼=6 公斤CO2equiv，1公斤鋁=10 公斤CO2equiv

Ø   不斷創新Continuous innovation

PVC產業鏈內的公司不斷加大研發和創新的投入，更多的增塑劑產品可供選擇，諸如：DEHT，ATBC，DINCH，DINP，TOTM……

Ø   更低的石化燃料的銷售Less fossil fuel

與其他通用塑料相比，PVC=43%石油/天然氣+57%鹽

Ø   可回收Recyclability

PVC工業開發了多種回收方案，包括醫療領域在內，2014年歐洲16國回收的PVC的量為474,411噸。

Ø   更低耗能Less primary energy

與其他通用塑料相比，PVC具有更低的非可再生能源的消耗，PVC為50mJ/kg, PP為70mJ/kg,，PC為130mJ/kg,，ABS為90mJ/kg,，PTFE則高達280mJ/kg。

二、      PVC料的配方設計

通常而言，PVC配方中含有以下組成部分：

Ø    PVC樹脂Resin

Ø   主增塑劑Primary Plasticizer

Ø   次增塑劑Secondary Plasticizer

Ø   穩定劑（熱穩定劑和光穩定劑）Stabilizer（Heat & Light）

Ø   潤滑劑Lubricants

Ø   填料Fillers

Ø   顏料Pigments

Ø   特殊助劑Special Additives

PVC樹脂根據聚合方法分為四大類，懸浮聚合（S），乳液聚合（E），本體聚合以及共聚PVC樹脂。

主增塑劑可以使硬質的PVC樹脂變軟，主增塑劑與PVC的相容性好，可大量添加，一些特殊的應用領域主增塑劑的用量可高達140~150份，常見的主增塑劑有鄰苯二甲酸酯類（DEHP、DOTP、DINP為代表），己二酸酯類（以DOA、DOS為代表的低溫增塑劑），偏苯三酸酐酯類（TOTM、L9TM為代表的耐高溫增塑劑）以及聚合物類的增塑劑。

次級增塑劑則與PVC的相容性有限，添加的主要目的是為了降低成本，最常用的次級增塑劑是氯化石蠟，環氧大豆油等產品。

穩定劑，PVC分子在熱和長期光照條件下不穩定，會分解產生氯化氫，分解產生的氯化氫氣體會加速PVC分子鏈的斷裂，因此在PVC加工和使用過程需要添加穩定劑抑制其分解。最常用的熱穩定劑主要是錫、鈣鋅金屬鹽、皂類和絡合物。

潤滑劑，分為內潤滑劑和外潤滑劑，內潤滑主要是幫助分子鏈之間的運動，而外潤滑主要是防止在加工過程中PVC熔體對金屬表面的粘接。石蠟、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、硬單甘酯和硬脂酸鈣等是PVC常用潤滑劑。

填料主要是用來降低成本，常見的填料主要有碳酸鈣、蒙拓土、滑石粉等。

顏料主要是用于著色，分為無機顏料，有機顏料/染料，常見的是碳黑、鈦白粉等。

特殊添加劑，品種繁多，常見的有：流動助劑（特殊丙烯酸聚合物）、以MBS為代表的沖擊改性劑、以磷酸酯為代表的阻燃和抑煙劑、發泡劑、殺菌劑等。

三、      PVC增塑劑

增塑劑是一類用來添加到橡膠和樹脂中改善柔韌性、加工性能和延展性的化學品。

增塑劑的作用原理是通過降低聚合物的玻璃化轉變溫度Tg來實現的，很多應用需要將玻璃化轉變溫度降低到室溫以下。加熱聚合物材料時，增塑劑滲入并且溶脹聚合物樹脂顆粒，從而導致聚合物分子結構中極性部分的分離，取而代之的是增塑劑極性部分與樹脂極性部分之間的相互作用。當增塑劑與聚合物之間的相容性足夠時，增塑劑將保留在聚合物中，增加聚合物的柔韌性，降低聚合物的硬度。增塑劑和聚合物樹脂之間沒有化學反應，因此可將塑化體視為兩相共混物，我們稱這一過程為外增塑。

增塑劑在 10份（PVC為100份）以下對機械強度的影響不明顯，當添加量為5份左右時，機械強度反而最高，稱之為反增塑現象。一般認為，反增塑現象是因為加入少量增塑劑后，大分子鏈活動能力增大，使分子有序化產生微晶的緣故，因此沖擊強度反而比沒有添加時的小。但是添加到一定劑量后，機械強度下降，沖擊強度隨著添加量的增大而提高。此外，添加增塑劑后，制品的耐熱性和耐腐蝕性均有所下降，也會變得越軟。

增塑劑的添加量應根據對制品的柔軟程度要求、用途、工藝及使用環境不同而不同。一般壓延工藝生產PVC薄膜，增塑劑總用量在50份左右，吹塑薄膜略低一些，一般在40~45份。

增塑劑的主要作用如下：

1.      降低聚合物熔融溫度及熔體粘度，從而降低其成型加工溫度；

2.      使聚合物制品具有柔軟性、彈性及耐低溫性能。

增塑劑的性能主要包括以下幾項：增塑效率、相容性、耐寒性、耐久性、耐熱性、絕緣性能、阻燃性及毒性等安全性能等，具體表現如下：

Ø   增塑效率

增塑效率是指增塑劑對聚合物的增塑能力大小或者增塑效果的好壞。增塑效率一般用改變定量柔性指標所需要加入的增塑劑量的多少來評定，增塑劑加入量越少，其增塑效率越高。一般地分子量的增塑劑增塑效率高，而增塑劑分子極性增加、烷基支鏈化程度和芳環結構增多都會使增塑效率下降。

Ø   耐寒性/低溫性能

耐寒性是指增塑劑增塑制品的耐低溫性能，增塑劑的低溫性能與其結構有關，以亞甲基為主體的脂肪族二元酸酯增塑劑的耐寒性最好，而含環狀和支化結構的增塑劑的低溫性能一般都比較差。

Ø   耐久性

耐久性是指增塑劑在增塑制品中持久性存在的能力，主要包括耐遷移性、耐抽出性及耐揮發性等。

耐遷移性增塑劑的遷移性包括兩個方面：一是增塑劑由制品內部向外部表層滲出；二是增塑劑向與其接觸的固體轉移。增塑劑的遷移與其相容性有關，相容性越差越易遷移，另外，分子量大，含支鏈或環狀結構的增塑劑耐遷移性好。

耐抽出性是指增塑劑擴散到與之接觸的液體介質中的傾向。介質主要有水、溶劑、洗滌劑及潤滑油等。一般而言，非極性烷基所占比重較大的增塑劑耐油、耐溶劑性差而易抽出，而苯基、酯類及支化程度高的增塑劑耐溶劑、油的抽出性能比較好，耐水性則正好相反。

耐揮發性是指增塑劑受熱時，從制品表面向空氣中擴散的傾向。增塑劑的揮發性與其分子量有關，一般分子量小的揮發性大。從分子結構來看，直鏈烷基結構較支鏈烷基結構增塑劑的耐揮發性好；分子內含有環狀等大體積基團的增塑劑耐揮發性好。

Ø   絕緣性

增塑劑的絕緣性不如PVC樹脂，因此隨著增塑劑加入量的增大，PVC的電絕緣性下降。

Ø   毒性

大部分增塑劑都是無毒或低毒，環氧類和檸檬酸酯類為無毒增塑劑，苯二甲酸酯類和二元羧酸類為低毒增塑劑，但DEHP，DOA有致癌嫌疑，磷酸酯類增塑劑大部分有毒，氯化石蠟也屬于有毒增塑劑。

四、      醫療領域PVC制品用增塑劑

鄰苯二甲酸酯化合物Phthalates廣泛用作PVC的主增塑劑。近年來，焦點集中在了這類化合物因為遷移而攝入造成對人體生殖系統和內分泌系統紊亂的風險和危害。最新的ROHS法規2.0新增了DEHP、BBP、DBP、DIBP四個鄰苯二甲酸酯化合物使用的限制。在此背景下，經過大量的帥選和信息的反饋，從人類健康和環境毒性出發，列出了一個上述鄰苯二甲酸酯類化合物的替代產品的名單供進一步研究和評估，具體名單如下：

Ø   ASE

Ø   ATBC

Ø   BTHC

Ø   COMGHA

Ø   DEHT

Ø   DINA

Ø   DINCH

Ø   DOA/DEHA

Ø   ESBO

Ø   TOTM/TEHTM

表1、醫療領域10個主要的替代DEHP的環保增塑劑的基本狀況

名稱	牌號	類型	CAS No.	市場及技術	遷移數據	結論
ASE（Surfonicacid,C10-C18-alkane,phenylesters）	n.a.	磺酸酯	91082-17-6	替代DEHP的通用型增塑劑，傳統DEHP，DBP，BBP應用領域重要的市場經驗	水抽出的速率比DEHP大，但乙醇抽出率小，與DEHP相比更高的抗皂化	從技術上講是醫療領域DEHP的主要替代者
ATBC(Acetyl tributyl citrate)	BP-84	檸檬酸酯	77-90-7	重要的市場經驗，醫療領域DEHP有效地替代者	高抽出性--水性溶液高的遷移，高揮發性，在一些與皮膚接觸領域受限	從技術上講是醫療領域DEHP的主要替代者，但因遷移問題受限
BTHC(butyl trihexyl citrate)	n.a.	檸檬酸酯	82469-79-2	應用于血袋	NA	從技術上講是醫療領域DEHP的主要替代者
COMGHA(Glycerides,castor-oil mono-hydrogenated,acetates	BP-89	蓖麻油衍生物	736150-63-3	相對適中的應用經驗，被許可用于食品接觸材料，玩具和醫療器械（管、連接器、導尿管、輸液袋等）	對水和油性溶劑的高耐抽出性，低遷移和低揮發性	從技術上講是醫療領域DEHP的主要替代者，天然來源，低遷移風險
DEHT(Di-ethylhexyl-terephthalate)	LD-85	對苯二甲酸酯	6422-86-2	對于傳統DEHP應用領域的重要市場經驗，在醫療領域重要的應用經驗，一些應用領域中DEHP，BBP合適的替代品	對油和正己烷的抽出性能與DEHP相當，對肥皂水的抽出性能更好，揮發性低于DEHP，低溫柔順性與DEHP相當	從技術上講是醫療領域DEHP的主要替代者，天然來源，低遷移風險
DINA(Diisononyl adipate)	LD-87	直鏈烷基二酸酯	33703-08-1	主要應用低溫場合下的PVC體系，尤其是膜/保鮮膜、玩具，是DEHP已二酸酯類的替代品的代表	在PVC中，與DEHP具有相當的硬度和揮發性，但是耐水和煤油物質的抽出性能更高。	從技術上講是醫療領域DEHP的主要替代者
DINCH(Di-isononyl-cyclohexane-1,2-Dicarboxylate)	n.a.	環烷基二酸酯	166412-78-8	傳統DEHP應用領域中重要的市場經驗，建議用于血袋管，營養物質包裝	非常低的遷移率（較DEHP低3~10倍），適用于敏感應用領域	從技術上講是醫療領域DEHP的主要替代者，已經用于一些特定的產品領域
DOA(Bis(2-ethylhexyl)Adipate)	LD-84	直鏈烷基二酸酯	103-23-1	傳統DEHP應用領域中重要的市場經驗，在醫療領域應用普遍，但與PVC的相容性差和增塑速率不高，通常與其他增塑劑組合使用	與鄰苯二甲酸酯類增塑劑相比，更易揮發，遷移率也大	從技術上講是醫療領域DEHP的主要替代者，已經用于一些特定的產品領域
ESBO(Epoxidized soybean oil)	LD-82	環氧酯	8013-07-8	在醫療領域有應用的經驗	低揮發性	與主增塑劑搭配使用的次增塑劑
TOTM/TEHTM(Trioctyl trimellitate/Tri-(2-ethylhexyl)-trimellitate)	LD-83	偏苯三酸酐酯	3319-31-1	在醫療領域有應用的經驗	非常低的遷移速率（僅為DEHP的千分之幾）	從技術上講是醫療領域DEHP的主要替代者，已經用于一些特定的產品領域

 

五、      結論

從對人體健康的危害的角度出發，上述所列出的DEHP（DOP）的替代增塑劑產品均表現出比DEHP高的DNELs，而且所有替代品不具有與DEHP在生殖和發育上相同類型的毒理學特性，唯一例外的是DOA被質疑具有與DEHP類似的對男性生殖系統的不良影響。然而，對于大多數物質而言，目前尚沒有足夠的信息支撐做出關于生殖系統毒性和潛在的內分泌系統紊亂的明確結論。從環境危害物質的角度出發，上述所列替代品均有與DEHP類似的特征，COMGHA，DEHT，DINA，DOA為可生物降解(readily biodegradable)，而ASE，ATBC，DINCH和TOTM為自身生物降解的化合物（inherently biodegradable）。