نرم کننده DPHP: چیست، چگونه کار می کند و چرا صنعت به آن تغییر می کند

نرم کننده DPHP چیست؟

نرم کننده DPHP - مخفف دی (2-پروپیل هپتیل) فتالات - یک استر فتالات با وزن مولکولی بالا است که عمدتاً به عنوان نرم کننده اولیه در ترکیبات پلی وینیل کلرید (PVC) استفاده می شود. شماره خدمات Chemical Abstracts آن 53306-54-0 است و از استریفیکاسیون انیدرید فتالیک با 2-پروپیل-1-هپتانول، یک الکل C10 شاخه ای تولید می شود. مولکول به‌دست‌آمده دارای ساختار قابل‌توجهی بزرگ‌تر و منشعب‌تر از فتالات‌های نسل قدیمی‌تر مانند DEHP (دی (2-اتیل هگزیل) فتالات) است که مستقیماً مسئول مشخصات عملکرد بهبود یافته و وضعیت نظارتی مطلوب‌تر است.

DPHP به دسته پلاستیک‌کننده‌های فتالات با وزن مولکولی بالا (HMW فتالات‌ها) تعلق دارد، گروهی که اهمیت فزاینده‌ای پیدا کرده است زیرا تولیدکنندگان به دنبال جایگزین‌هایی با قابلیت فنی و سازگار با مقررات برای فتالات‌های محدود با وزن مولکولی کم هستند. این محصول به صورت تجاری تحت چندین نام تجاری توسط شرکت های بزرگ شیمیایی از جمله Palatinol 10-P BASF و Exxonhm ExxonMobil تولید و به بازار عرضه می شود. این محصول یک مایع شفاف و کم ویسکوزیته در دمای اتاق است که با رزین PVC قابل اختلاط است و با اکثر سیستم های تثبیت کننده و پرکننده پی وی سی استاندارد سازگار است.

خواص شیمیایی و خصوصیات فیزیکی DPHP

درک مشخصات فیزیکی و شیمیایی دی (2-پروپیل هپتیل) فتالات به فرمول سازان کمک می کند تا رفتار آن را در توسعه ترکیب و عملکرد نهایی پیش بینی کنند. در اینجا پارامترهای فنی کلیدی وجود دارد:

وزن مولکولی بالا و فشار بخار بسیار کم DPHP محرک اصلی فراریت کم آن است که مستقیماً به کاهش تلفات مهاجرت و استخراج در طول عمر مفید تبدیل می شود. زنجیره الکل شاخه دار C10 همچنین به انعطاف پذیری عالی آن در دمای پایین کمک می کند و به ترکیبات PVC پلاستیکی شده با DPHP عملکرد خمش سرد بهتری نسبت به بسیاری از نرم کننده های جایگزین با وزن مولکولی بالا می دهد.

چگونه DPHP به عنوان یک روان کننده PVC کار می کند

نرم کننده ها با قرار دادن خود بین زنجیره های پلیمری PVC، کاهش نیروهای بین مولکولی و افزایش تحرک زنجیره عمل می کنند. این امر دمای انتقال شیشه ای (Tg) ترکیب را کاهش می دهد و آن را در دماهای سرویس انعطاف پذیر، قابل پردازش و بادوام می کند که در غیر این صورت باعث شکست شکننده می شود. DPHP از طریق مولکول استر منشعب و بزرگ خود به این امر دست می یابد، که زنجیره های PVC را به طور موثر فاصله می دهد و در عین حال برهمکنش های قوی واندروالسی را حفظ می کند که در برابر استخراج مقاومت می کند.

در اصطلاح عملی ترکیب، DPHP به عنوان یک نرم کننده اولیه رفتار می کند، به این معنی که می تواند به عنوان تنها نرم کننده در یک فرمول بدون نیاز به روان کننده کمکی برای دستیابی به اهداف انعطاف پذیری استاندارد استفاده شود. سطوح بارگذاری معمولی در ترکیبات PVC انعطاف پذیر بسته به کاربرد بین 40 تا 80 قسمت در هر صد رزین (phr) است. در این سطوح، DPHP مقادیر سختی Shore A را از تقریباً 60 تا 85 ارائه می‌کند که طیف کاملی از گریدهای PVC انعطاف‌پذیر نرم تا متوسط ​​را پوشش می‌دهد.

در مقایسه با DEHP در بارهای phr معادل، ترکیبات پلاستیکی شده با DPHP معمولاً مقادیر سختی کمی بالاتری را نشان می‌دهند و برای دستیابی به همان هدف نرمی، به تنظیمات متوسطی در فرمولاسیون نیاز دارند (معمولاً 3 تا 8 درصد بارگذاری بیشتر). این یک ویژگی کاملاً درک شده از فتالات‌های با وزن مولکولی بالا است و به‌راحتی در طراحی فرمول‌بندی بدون جریمه هزینه قابل‌توجهی جای می‌گیرد، به‌ویژه با توجه به مزایای ماندگاری و دوام برتر DPHP.

DPHP در مقابل DEHP و سایر نرم کننده ها: مقایسه مستقیم

انتقال از DEHP و سایر فتالات های محدود به DPHP یکی از مهم ترین روندهای جایگزینی مواد در صنعت PVC در دو دهه گذشته است. درک اینکه چگونه DPHP در برابر نرم‌کننده‌های قدیمی و جایگزین قرار می‌گیرد، برای تصمیم‌گیری آگاهانه درباره فرمول‌بندی ضروری است.

DPHP در مقابل DEHP

DEHP (دی (2-اتیل هگزیل) فتالات) به دلیل کارایی عالی، سازگاری گسترده و هزینه کم، برای چندین دهه نرم‌کننده استاندارد صنعت بود. با این حال، DEHP به عنوان یک ماده با نگرانی بسیار بالا (SVHC) تحت مقررات REACH طبقه بندی می شود و مشمول الزامات مجوز در اتحادیه اروپا است، و به طور موثر استفاده از آن را در اکثر برنامه های مصرف کننده محدود می کند. در مقابل، DPHP به عنوان یک مختل کننده غدد درون ریز یا سم تولید مثل تحت چارچوب های نظارتی فعلی اتحادیه اروپا یا ایالات متحده طبقه بندی نشده است، و آن را به یک کاندید مستقیم برای جایگزینی DEHP در اکثریت قریب به اتفاق برنامه ها تبدیل می کند. تفاوت اصلی فرمولاسیون راندمان پلاستیک سازی اندکی پایین تر DPHP است که به راحتی با تنظیمات بارگذاری متوسط ​​جبران می شود.

DPHP در مقابل DINP (دی ایزونونیل فتالات)

DINP یکی دیگر از فتالات های با وزن مولکولی بالا است که به طور گسترده به عنوان جایگزین DEHP استفاده می شود و در بسیاری از بازارها DPHP و DINP به طور مستقیم با هم رقابت می کنند. DPHP عموماً از نظر انعطاف پذیری و فرار در دمای پایین (به دلیل وزن مولکولی بالاتر) از DINP بهتر عمل می کند، اما DINP معمولاً یک مزیت هزینه دارد. در کاربردهایی که عملکرد در دمای پایین یا مقاومت در برابر مه بسیار مهم است - مانند اجزای داخلی خودرو یا عایق کابل در هوای سرد - مزیت فنی DPHP حق بیمه قیمت را توجیه می کند. برای کاربردهای عمومی حساس به هزینه، DINP ممکن است ترجیح داده شود.

DPHP در مقابل نرم کننده های غیر فتالاتی (DOTP، ATBC، ESBO)

نرم کننده های غیر فتالاتی مانند DOTP (دی-اکتیل ترفتالات)، ATBC (استیل تروبتیل سیترات) و ESBO (روغن سویا اپوکسید شده) به طور فزاینده ای در کاربردهایی که برچسب زدن بدون فتالات مورد نیاز است، به ویژه برای مواد در تماس با مواد غذایی، دستگاه های پزشکی و اسباب بازی های کودکان مشخص می شوند. DPHP نمی تواند ادعا کند که فاقد فتالات است زیرا ستون فقرات استر فتالات را حفظ می کند. با این حال، در کاربردهایی که نیاز بدون فتالات اعمال نمی شود - مانند سیم و کابل، کفپوش، و غشای سقف - DPHP اغلب در تعادل عملکرد بهتر از جایگزین های غیر فتالات است، به ویژه در انعطاف پذیری در دمای سرد و مقاومت طولانی مدت در برابر پیری گرما.

وضعیت نظارتی و نمایه ایمنی DPHP

یکی از مهم‌ترین دلایل پذیرش رو به رشد DPHP، مشخصات نظارتی و سم‌شناسی نسبتا مطلوب آن نسبت به فتالات‌های محدود شده است. در اینجا خلاصه ای از موقعیت های کلیدی نظارتی بر اساس آخرین ارزیابی های موجود آمده است:

• مقررات REACH اتحادیه اروپا: DPHP به عنوان یک SVHC (مواد نگرانی بسیار بالا) در لیست کاندید REACH ذکر نشده است. این مورد تحت برنامه اقدام Rolling Community REACH (CoRAP) ارزیابی شده است و بر اساس مطالعات موجود به عنوان معیارهای طبقه بندی برای سمیت تولید مثل یا اختلالات غدد درون ریز شناخته نشده است.
• اتحادیه اروپا RoHS و دستورالعمل ایمنی اسباب بازی: DPHP تحت دستورالعمل RoHS اتحادیه اروپا (که DEHP، BBP، DBP و DIBP را در تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی محدود می کند) و همچنین تحت استاندارد ایمنی مواد اسباب بازی EN 71-9، که در آن به عنوان یک نرم کننده مجاز در اسباب بازی های PVC باقی می ماند، محدود نشده است.
• EPA و TSCA ایالات متحده: DPHP به عنوان یک ماده شیمیایی اولویت دار برای محدودیت تحت قانون کنترل مواد سمی ایالات متحده (TSCA) طبقه بندی نمی شود. مشمول همان اقدامات ارزیابی ریسکی که DEHP، DINP، و سایر فتالات های قدیمی از سوی EPA با آن مواجه شده اند، نبوده است.
• تماس با غذا و کاربردهای پزشکی: DPHP در حال حاضر مجوزهای گسترده FDA یا اتحادیه اروپا در تماس با مواد غذایی را برای کاربردهای تماس مستقیم با مواد غذایی ندارد و استفاده از آن را در فیلم های بسته بندی مواد غذایی محدود می کند. برای کاربردهای تجهیزات پزشکی، آزمایش زیست سازگاری تخصصی بر اساس استانداردهای ISO 10993 به صورت موردی مورد نیاز است.
• ارزیابی ریسک ECHA: آژانس مواد شیمیایی اروپا داده های سم شناسی DPHP را بررسی کرده است و آن را برای گنجاندن در ضمیمه چهاردهم (فهرست مجوز) به عنوان آخرین چرخه های بررسی پیشنهاد نکرده است، و آن را به وضوح از فتالات های محدود شده با وزن مولکولی پایین متمایز می کند.

توجه به این نکته مهم است که چارچوب‌های نظارتی به طور مداوم در حال تکامل هستند و فرمول‌نویس‌ها باید همیشه وضعیت فعلی DPHP را در بازارهای هدف خاص و دسته‌های کاربردی خود قبل از نهایی کردن مشخصات ترکیب بررسی کنند. مشاوره با آخرین داده های ثبت مواد ECHA و انتشارات مرجع شیمیایی منطقه ای برای برنامه های کاربردی حیاتی به شدت توصیه می شود.

کاربردهای کلیدی نرم کننده DPHP در صنعت

نرم کننده DPHP در طیف گسترده ای از کاربردهای PVC انعطاف پذیر که در آن ماندگاری، نوسانات کم و مقبولیت نظارتی مهم هستند استفاده می شود. بخش های زیر بیشترین حجم و بیشترین کاربرد را از نظر فنی نشان می دهند:

عایق سیم و کابل و روکش

این یکی از بزرگترین حوزه های کاربردی برای DPHP است. ترکیبات PVC منعطف برای عایق سیم و روکش کابل به نرم کننده هایی نیاز دارند که در برابر پیری گرما مقاومت کنند، انعطاف پذیری را در دماهای پایین حفظ کنند و حداقل مهاجرت یا نوسان را در طول عمر خدمات اندازه گیری شده در چند دهه نشان دهند. DPHP در تمام این پارامترها برتر است و الزامات استانداردهای کلیدی بین‌المللی کابل از جمله IEC 60227، VDE 0281، و مشخصات مختلف دسته سیم خودرو مانند ISO 6722 و LV 112 را برآورده می‌کند. مقدار مه‌پاشی پایین آن (که توسط DIN 75201 اندازه‌گیری می‌شود) به ویژه در کاربردهای c auto قابل ارزیابی است.

کفپوش پی وی سی و کفپوش های مقاوم

کفپوش PVC همگن و ناهمگن، کاشی وینیل لوکس (LVT) و کفپوش ورق وینیل از مصرف کنندگان عمده نرم کننده های با وزن مولکولی بالا هستند. DPHP در پوشش های کف مشخص شده است که نیاز به حفظ انعطاف پذیری و ثبات ابعادی در طول دوره های خدمات طولانی در محیط های مسکونی و تجاری دارند. مقاومت آن در برابر استخراج توسط عوامل تمیز کننده و نرخ مهاجرت کم آن به چسب ها و مواد زیر کف، آن را به ویژه برای این کاربرد مناسب می کند. DPHP همچنین از انطباق با استانداردهای کیفیت هوای داخلی مانند FloorScore و EMICODE EC1 پشتیبانی می‌کند که محدودیت‌های سختی را برای انتشار نرم‌کننده اعمال می‌کنند.

غشاهای سقف و ورق های ضد آب

غشاهای سقف PVC باید انعطاف پذیری و ثبات ابعادی خود را برای 20 تا 30 سال قرار گرفتن در فضای باز حفظ کنند. بنابراین ماندگاری روان کننده یک پارامتر مشخصه حیاتی است. فراریت بسیار کم DPHP و مقاومت عالی در برابر اشعه ماوراء بنفش و پیری حرارت، آن را به گزینه ای ارجح برای ترکیبات غشایی سقف تک لایه، به ویژه در بازارهای اروپایی تبدیل کرده است. این با فرمولاسیون استاندارد غشای سقف سازگار است و از انطباق با استاندارد EN 13956 و استانداردهای مربوط به ورق های ضد آب پشتیبانی می کند.

اجزای داخلی خودرو

پوست پانل ابزار، پوشش پانل درها، جایگزین های چرم صندلی، و پوشش های زیر بدنه در وسایل نقلیه سواری به دلیل تمایل بسیار کم مه گرفتگی، اغلب از PVC پلاستیکی شده با DPHP استفاده می کنند. مه‌پاشی - رسوب مواد فرار نرم‌کننده بر روی سطوح شیشه‌ای داخلی - یک الزام کیفی سختگیرانه در مشخصات خودروهای OEM از جمله فولکس واگن (PV 3015)، BMW (GS 97014) و مرسدس بنز (MBN 10494) است. DPHP به طور مداوم مقادیر مه‌آلود را به خوبی در محدوده‌های تعیین‌شده توسط این استانداردها به دست می‌آورد.

شیلنگ و پروفیل صنعتی

شیلنگ‌های PVC انعطاف‌پذیر برای انتقال سیال صنعتی، شیلنگ‌های باغی، و پروفیل‌های اکسترود شده برای کاربردهای آب‌بندی و آب‌بندی از ترکیب DPHP از راندمان خوب پلاستیک‌سازی، مقاومت شیمیایی گسترده و عمر طولانی بهره می‌برند. در کاربردهای شیلنگ، سرعت استخراج پایین DPHP در تماس با آب و بسیاری از سیالات مبتنی بر نفت، تضمین می‌کند که شیلنگ انعطاف‌پذیری و یکپارچگی ابعادی خود را در طول سال‌ها استفاده حفظ می‌کند.

مزایای عملکرد DPHP نسبت به فتالات های با وزن مولکولی پایین

مورد فنی برای تعیین DPHP به جای نرم کننده های فتالات قدیمی بر چندین مزیت عملکرد مستند است که فراتر از انطباق با مقررات است:

• نوسانات کمتر و کاهش وزن: ترکیبات پلاستیکی شده با DPHP به دلیل وزن مولکولی بالاتر و فشار بخار کمتر، جرم کمتری را در طول آزمایش های پیری حرارتی از دست می دهند (به عنوان مثال، 7 روز در دمای 100 درجه سانتی گراد به ازای ISO 176) در مقایسه با ترکیبات DEHP یا DINP در یک بارگذاری. این به معنای طول عمر بیشتر و حفظ بهتر خواص مکانیکی در طول زمان است.
• کاهش مهاجرت و گلدهی: اندازه مولکولی بزرگتر DPHP سرعت انتشار آن را از طریق ماتریس PVC کاهش می دهد، که منجر به مهاجرت کمتر به سطوح تماس و حداقل شکوفایی سطح حتی پس از نگهداری طولانی مدت یا قرار گرفتن در معرض دمای بالا می شود.
• انعطاف پذیری عالی در دمای پایین: DPHP مقادیر نقطه شکننده خوبی را ارائه می دهد (معمولاً زیر 30- درجه سانتیگراد در فرمولاسیون استاندارد)، و آن را برای برنامه های کاربردی در فضای باز و استفاده در آب و هوای سرد بدون نیاز به روان کننده های اضافی در دمای پایین مناسب می کند.
• خواص الکتریکی خوب: DPHP به مقاومت حجمی خوب در ترکیبات عایق پی وی سی کمک می کند و از کاربرد آن در کاربردهای سیم و کابل برق که عملکرد دی الکتریک مشخص شده است پشتیبانی می کند.
• سازگاری پایداری حرارتی: DPHP با تمام سیستم های تثبیت کننده حرارت استاندارد PVC از جمله تثبیت کننده های کلسیم/روی، ارگانوتین و تثبیت کننده های فلزی مخلوط بدون برهمکنش نامطلوب یا اثرات تغییر رنگ در دماهای معمولی پردازش سازگار است.

راهنمای فرمولاسیون عملی برای ترکیبات PVC مبتنی بر DPHP

برای ترکیب‌کننده‌هایی که فرمول‌های DEHP یا DINP موجود را به DPHP تغییر می‌دهند، یا ترکیب‌های جدید را از ابتدا توسعه می‌دهند، دستورالعمل‌های عملی زیر به جلوگیری از مشکلات رایج و دستیابی به بهترین نتایج کمک می‌کند:

در حال بارگذاری تنظیم سطح

همانطور که قبلا ذکر شد، DPHP نسبت به DEHP راندمان پلاستیک سازی کمی پایین تری دارد. هنگام جایگزینی DPHP به جای DEHP برای دستیابی به سختی Shore A معادل، بارگذاری DPHP را تقریباً 5 تا 10 درصد وزنی نسبت به بارگذاری DEHP افزایش دهید. به عنوان مثال، یک فرمول حاوی 50 phr DEHP ممکن است تقریباً به 53-55 phr DPHP برای دستیابی به نرمی معادل نیاز داشته باشد. همیشه سختی را با اندازه گیری واقعی به جای تکیه بر تخمین های محاسبه شده بررسی کنید، زیرا سایر اجزای فرمولاسیون بر نتیجه نهایی تأثیر می گذارند.

ملاحظات دمای پردازش

DPHP دارای ویسکوزیته کمی بالاتر از DEHP در دمای اتاق است، که می تواند بر زمان اختلاط خشک و سرعت جذب نرم کننده در فرآیندهای مخلوط کن با سرعت بالا تأثیر بگذارد. اطمینان از زمان و دمای اختلاط کافی (معمولاً 80 تا 100 درجه سانتیگراد برای تشکیل مخلوط خشک) از ژل شدن ناقص و رگه شدن در ترکیب نهایی جلوگیری می کند. در عملیات کلندرینگ و اکستروژن، دمای پردازش و پیکربندی‌های پیچی که برای ترکیبات DEHP ایجاد شده‌اند، عموماً بدون تنظیم قابل‌توجه مستقیماً برای DPHP قابل اعمال هستند.

ذخیره سازی و جابجایی

DPHP باید در ظروف دربسته و دور از نور مستقیم خورشید و منابع گرما، در دمای بین 10 تا 40 درجه سانتیگراد نگهداری شود. عمر مفید معمولی آن 24 ماه از تاریخ تولید است که در شرایط توصیه شده نگهداری شود. مواد استاندارد مورد استفاده برای ذخیره سازی و انتقال - از جمله فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ و HDPE - همگی با DPHP سازگار هستند. مانند سایر نرم کننده ها، از تماس طولانی مدت پوست خودداری کنید و از تهویه مناسب در نواحی جابجایی با پیروی از توصیه های برگه اطلاعات ایمنی (SDS) تامین کننده اطمینان حاصل کنید.