Ruolo dei diversi plastificanti nei prodotti in PVC

Grazie a YASHODHAN KANADE per i suoi studi su questo argomento.

Desideriamo condividere con voi questa analisi:
Un plastificante è una sostanza, liquida o solida, incorporata in un polimero per aumentarne la flessibilità, la lavorabilità o la distensibilità. Un plastificante riduce la viscosità della fusione durante la lavorazione. Nei prodotti in PVC, si riducono anche la temperatura di transizione vetrosa (Tg) e il modulo elastico del PVC.
I liquidi sono solitamente chiamati "plastificanti", mentre i solidi come le gomme nitriliche, i poliesteri compatibili e alcuni poliacrilati sono chiamati plastificanti o flessibilizzanti.
I prodotti in PVC morbido o flessibile, come i tubi morbidi estrusi, i profili e le lastre, le sottili lastre calandrate, ecc. utilizzano il PVC in sospensione. Poiché i plastificanti sono disciolti nel PVC SP (il PVC non è disciolto nei plastificanti) durante il processo di miscelazione, maggiore è la porosità dei grani di PVC, maggiore è il tasso di assorbimento dei plastificanti. Pertanto, maggiore è il fabbisogno di plastificanti, più alto è il valore K della resina utilizzata, in quanto la porosità aumenta con il valore K. Pertanto, le resine di PVC in sospensione K-67 sono utilizzate per prodotti in PVC morbido e le resine di PVC in sospensione K-70 o K-73 per prodotti in PVC molto morbidi.
Per i plastisol e gli organosol, invece, si utilizza PVC in emulsione e in microsospensione. Gli impasti di PVC con plastificanti e additivi sono utilizzati in processi come la colata rotazionale e la spalmatura per produrre prodotti gonfiabili e rexine o nella produzione di pelle artificiale.

Qual è la natura chimica dei plastificanti? Qual è la natura chimica dei plastificanti?

Una molecola plastificante efficace per il PVC presenta due tipi di componenti strutturali:

• Componente polare
• Componente non polare.

La componente polare della molecola deve essere in grado di legarsi reversibilmente [non come la gomma vulcanizzata] al polimero del PVC, ammorbidendolo. La componente non polare della molecola permette di controllare l'interazione con il PVC; quindi, non è così potente come un solvente da distruggere la cristallinità del PVC. Inoltre, aggiunge volume libero, favorisce l'effetto schermante e fornisce lubrificazione. L'equilibrio tra le porzioni polari e non polari della molecola del plastificante è fondamentale per controllare l'effetto solubilizzante.
Se un plastificante è troppo polare, può distruggere i cristalliti; al contrario, un plastificante troppo non polare causerà problemi di compatibilità nel PVC.
Un plastificante ideale dovrebbe essere:
Economico, stabile, di colore chiaro

• Compatibile con il PVC
• Facilmente disperdibile nel PVC
• Bassa volatilità
• Basso odore
• Bassa tossicità
• Hanno una buona permanenza
• Non deve interagire sfavorevolmente con altri additivi
• Avere altre proprietà specifiche richieste dal prodotto, come la resistenza agli agenti atmosferici.

I plastificanti sono ampiamente classificati come plastificanti primari e secondari:

I plastificanti primari sono liquidi a bassa volatilità, la cui polarità è tale da renderli sufficientemente compatibili con il PVC e da non essere facilmente estratti dal PVC plastificato con una pressione moderata. Sono i principali responsabili della flessibilità. Ne sono un esempio: plastificanti monomerici, polimerici, epossidici, ritardanti di fiamma speciali, ecc.
I plastificanti secondari sono anch'essi liquidi a bassa volatilità, la cui compatibilità è tale che se usati da soli trasudano. Tuttavia, possono essere utilizzati con il plastificante primario in una certa misura. In questo modo si riducono i costi. Esempi: oli di paraffina clorurati con vari gradi di clorazione.

Sottoclassificazione dei plastificanti

1. Plastificanti per uso generale [GP] - Forniscono la flessibilità desiderata al PVC, bilanciando la qualità complessiva con un costo contenuto. Ne sono un esempio DIHP, DOP (DEHP), DINP e DIDP. Possono essere utilizzati insieme ai plastificanti secondari per ridurre i costi. Il DIDP evapora il 76% in meno rispetto al DOP.
Il DIDP viene solitamente utilizzato nei tubi delle lavatrici, in quanto offre resistenza all'acqua saponata.

2. Plastificanti ad alte prestazioni [PP] - Offrono proprietà secondarie desiderate oltre al tipo GP, ma sono piuttosto costosi. I criteri di prestazione includono:
PP-SS - i solventi forti hanno una polarità/aromaticità più elevata, come DBP, DHP, BHP e BBP. Hanno un basso peso molecolare e sono liquidi volatili. A causa della loro elevata polarità, distruggono la cristallinità del PVC.
Il BBP è consigliato per applicazioni che non macchiano, come i pavimenti in vinile.
I benzoati sono plastificanti non ftalati per il PVC. Ne sono un esempio il polipropilenglicole dibenzoato (PGDB) e il DPGDB. Sono resistenti alla benzina e vengono utilizzati nei tubi per benzina.
PP-LT - plastificanti a bassa temperatura come i diottili adipati (DOA), i DOS e i DOZ sono meno solventi e hanno una maggiore diffusione. Sono esteri dibasici alifatici. Sono utilizzati nelle guarnizioni per frigoriferi e congelatori.
PP-LV - I plastificanti a bassa volatilità sono plastificanti ad alto peso molecolare come il triottile trimellitato (TOTM), il TIOTM e i poliesteri [polimerici]. Sono utilizzati per cavi e fili.
 
3. Plastificanti speciali [SP] - Hanno caratteristiche speciali come:
SP-LD - plastificanti a bassa diffusione. Hanno un peso molecolare elevato e una struttura isomerica altamente ramificata. Come il diisodecilftalato (DIDP), il DTDP, ecc.
I plastificanti poliestere sono noti per le loro eccellenti prestazioni in questa categoria.
SP- ST - plastificanti con funzione stabilizzante, l'olio di soia epossidato (ESBO) e l'olio di lino (ELSO) migliorano la stabilità termica e ai raggi UV. Di solito vengono aggiunti allo stabilizzatore primario.
SP-FR - Gli stabilizzatori resistenti al fuoco sono il fosfato di tricresile (TCP), il fosfato di trialchile (TAP), ecc. sono generalmente utilizzati nei cavi FR.

4. Plastificanti non ftalati per uso alimentare
Plastificanti a base di acetil tributil citrato (ATBC) utilizzati per applicazioni alimentari e mediche.
Estere diisononilico dell'acido 1,2 cicloesano dicarbossilico (DINCH) utilizzato per applicazioni alimentari.

5. Plastificanti per fili e cavi in base alla temperatura nominale
Applicazione per edifici a 60° C - DIOP, DOP, DINP, DIDP
75 gradi C per cavi e apparecchi - DINP, DIDP
Apparecchi a 80 gradi C - miscele DINP / DIDP
Apparecchi a 90 gradi C - DUDP, DTDP, TOTM
Apparecchi a 105 gradi C - TIOTM, TOTM, poliesteri
Fili per computer - TIOTM, TOTM, poliesteri

Tutti i plastificanti per fili e cavi contengono antiossidanti appropriati.