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Papel de los diferentes plastificantes en los productos de PVC

Gracias al Sr. YASHODHAN KANADE por sus estudios sobre este tema.
 
Nos gustaría compartir este análisis con usted:
un plastificante es una sustancia, líquida o sólida, incorporada en un polímero para aumentar su flexibilidad, facilidad de trabajo o distensibilidad. Un plastificante reduce la viscosidad del material fundido durante el procesamiento. En los productos de PVC, la temperatura de transición vítrea (Tg) y el módulo elástico del PVC también se reducen.
Los líquidos suelen denominarse «plastificantes», mientras que los sólidos, como gomas de nitrilo, poliésteres compatibles y algunos poliacrilatos, se denominan plastificadores o flexiblizadores.
Los productos de PVC blando o flexible, como tubos blandos extruidos, perfiles y láminas, láminas finas calandradas, etc., utilizan PVC de grado de suspensión. Como los plastificantes se disuelven en SPVC (el PVC no se disuelve en plastificantes) durante el proceso de mezcla, cuanto mayor sea la porosidad del grano de PVC, mayor será la tasa de absorción del plastificante. Por lo tanto, cuanto mayor sea el requisito de plastificante, mayor será el valor K de la resina utilizada, ya que la porosidad aumenta con el valor K. Por lo que, las resinas de PVC de suspensión K-67 se utilizan para productos de PVC blando y las resinas de PVC de suspensión K-70 o K-73 se utilizan para productos de PVC muy blando.
 
Por otro lado, para plastisoles y organosoles se utiliza PVC de grado de emulsión y microsuspensión. La lechada de PVC en plastificantes y aditivos se utiliza en procesos como la fundición rotacional y el recubrimiento para producir productos inflables y Rexine o en la fabricación de piel artificial.

¿Cuál es la naturaleza química de los plastificantes?

Una molécula plastificante eficaz para PVC tiene dos tipos de componentes estructurales:

  • Componente polar
  • Componente no polar.

El componente polar de la molécula debe ser capaz de unirse de forma reversible [no como el caucho vulcanizado] con el polímero de PVC, suavizando así el PVC. El componente no polar de la molécula permite controlar la interacción del PVC, por lo que no es tan potente como un solvente para destruir la cristalinidad del PVC. También añade volumen libre, ayuda al efecto de blindaje y proporciona lubricidad. El equilibrio entre las porciones polares y no polares de la molécula plastificante es crítico para controlar el efecto solubilizante.
 
Si un plastificante es demasiado polar, puede destruir los cristalizadores; sin embargo, un plastificante demasiado no polar causará problemas de compatibilidad en PVC.
Un plastificante ideal debe ser:

  • Rentable, estable, de color claro
  • Compatible con PVC
  • Fácilmente dispersable en PVC
  • Bajo en volatilidad
  • Bajo en olor
  • Bajo en toxicidad
  • Tener buena permanencia
  • No debe interactuar desfavorablemente con otros aditivos
  • Debe tener otras propiedades específicas requeridas por el producto, como resistencia a la intemperie

Los plastificantes se clasifican ampliamente como plastificantes primarios y secundarios:

Los plastificantes primarios son líquidos de baja volatilidad cuya polaridad es tal que son suficientemente compatibles con PVC y no se desprenderán fácilmente del PVC plastificado mediante una presión moderada. Son los principales responsables de proporcionar flexibilidad. Algunos ejemplos son: monomérico, polimérico, epoxi, plastificantes especiales pirorretardantes, etc.
Los plastificantes secundarios son también líquidos de baja volatilidad cuya compatibilidad es tal que exudarán si se usan solos. Sin embargo, se puede utilizar con el plastificante primario hasta cierto punto. Esto reduce los costes. Los ejemplos incluyen: aceites de parafina clorados con varios grados de cloración.

Subclasificación de plastificantes

1. Plastificante de uso general [GP]: proporciona la flexibilidad deseada para el PVC con una calidad de equilibrio general a un bajo coste. Algunos ejemplos son DIHP, DOP (DEHP), DINP y DIDP. Se pueden utilizar junto con plastificantes secundarios para reducir los costes. El DIDP se evapora un 76 % menos que el DOP.
El DIDP se utiliza generalmente en tuberías de lavadora, ya que ofrece resistencia al agua con jabón.
 
2. Plastificante de alto rendimiento [PP]: ofrece propiedades secundarias deseadas más allá del tipo GP, pero son algo costosas. Los criterios de rendimiento incluyen:
PP-SS: los solventes fuertes tienen mayor polaridad/aromaticidad como DBP, DHP, BHP y BBP. Tienen un bajo peso molecular y son líquidos volátiles. Debido a su alta polaridad, destruyen la cristalinidad del PVC.
El BBP se recomienda para aplicaciones que no manchan, como suelos de vinilo.
Los benzoatos son plastificantes no ftalatos para PVC. Un ejemplo es el dibenzoato de polipropilenglicol (PGDB), DPGDB. Son resistentes a la gasolina y se utilizan en tubos de gasolina.
PP-LT: los plastificantes de baja temperatura, como los dioctiles adipatos (DOA), DOS y DOZ, son menos solubles y tienen mayor difusión. Son ésteres dibásicos alifáticos. Se utilizan en juntas de frigorífico/congelador profundo.
PP-LV: los plastificantes de baja volatilidad son plastificantes de alta masa molecular, como el trimelitato de trioctilo (TOTM), TIOTM y poliésteres [poliméricos]. Se utilizan en cables y alambres.
 
3. Plastificantes especiales [SP]:  tienen características especiales como:
SP-LD: plastificantes de baja difusión. Tienen un alto peso molecular y una estructura isomérica muy ramificada. Como el diisodecilftalato (DIDP), DTDP, etc.
Los plastificantes de poliéster destacan por su excelente rendimiento en esta categoría.
SP- ST: plastificantes con función estabilizadora, el aceite de soja epoxidado (ESBO) y el aceite de linaza (ELSO) mejoran la estabilidad térmica y UV. Generalmente se agregan con el estabilizador primario.
SP-FR: los estabilizadores resistentes al fuego son fosfato de tricresilo (TCP), fosfato de trialquilo (TAP), etc. Generalmente se utilizan en cables FR.
 
4. Plastificantes de grado alimentario sin ftalato
Plastificantes de citrato de acetil tributilo (ATBC) utilizados en aplicaciones alimentarias y médicas.
El éster diisononilo del ácido 1,2-ciclohexanodicarboxílico (DINCH), que se utiliza para aplicaciones alimentarias.
 
5. Plastificantes para hilos y cables según la clasificación de temperatura
Aplicación de construcción de 60 grados C: DIOP, DOP, DINP, DIDP
Cable y accesorio de 75 grados C: DINP, DIDP
Dispositivo de 80 grados C: mezclas DINP / DIDP
Dispositivo de 90 grados C: DUDP, DTDP, TOTM
Aparato de 105 grados C: TIOTM, TOTM, poliésteres
Cables de ordenador: TIOTM, TOTM, poliésteres

Todos los plastificantes para alambres y cables contienen los antioxidantes apropiados.

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