DOP چیست؟ تعریف، معنا و هر آنچه که باید بدانید

اگر با علامت اختصاری DOP در برگه اطلاعات فنی، مشخصات مواد یا کاتالوگ عرضه مواد شیمیایی برخورد کرده اید، معمولاً زمینه تعیین می کند که کدام تعریف اعمال می شود - زیرا DOP یکی از آن کلمات اختصاری است که در چندین زمینه مختلف استفاده می شود. با این حال، در صنایع پلاستیک و شیمیایی، DOP معنای مشخص و ثابتی دارد: به دیوکتیل فتالات، یکی از پرمصرف ترین نرم کننده ها در جهان اشاره دارد. این مقاله توضیح می‌دهد که DOP چیست، چه کاری انجام می‌دهد، کجا استفاده می‌شود، و چرا وضعیت نظارتی آن به یک عامل مهم در تصمیم‌گیری‌های انتخاب مواد تبدیل شده است.

تعریف DOP: مخفف چیست

در صنایع شیمیایی و پلاستیک، DOP مخفف دیوکتیل فتالات - به طور دقیق تر، دی (2-اتیل هگزیل) فتالات، که معمولاً به اختصار DEHP نیز خوانده می شود. این دو علامت اختصاری به یک ترکیب اشاره دارند: DOP کوتاه‌نویسی قدیمی‌تر تجارت و صنعت است، در حالی که DEHP نام دقیق‌تر همسو با IUPAC است که در اسناد نظارتی و علمی استفاده می‌شود. در عمل، DOP و DEHP عبارت‌های قابل تعویض برای یک ماده شیمیایی هستند و درک این معادل هنگام خواندن مشخصات فنی، برگه‌های داده ایمنی یا اسناد انطباق با مقررات مهم است.

نام شیمیایی کامل - دی (2-اتیل هگزیل) فتالات - ساختار مولکول را توصیف می کند: این یک دی استری است که از واکنش انیدرید فتالیک با 2-اتیل هگزانول تشکیل می شود. ترکیب حاصل یک مایع شفاف و روغنی در دمای اتاق با فراریت کم، پایداری حرارتی خوب و سازگاری عالی با پلی وینیل کلراید (PVC) و چندین پلیمر دیگر است. این ویژگی‌ها آن را تبدیل به نرم‌کننده همه‌منظوره غالب در استفاده جهانی در بیشتر قرن بیستم کرد و علیرغم محدودیت‌های نظارتی رو به رشد در کاربردهای مصرف‌کننده، همچنان در استفاده صنعتی گسترده باقی می‌ماند.

هویت شیمیایی DOP در یک نگاه

نرم کننده چه کاری انجام می دهد و چرا DOP یکی است

برای درک معنی DOP از نظر عملی، به درک آنچه که نرم کننده ها در شیمی پلیمر انجام می دهند کمک می کند. پلیمرهایی مانند پی وی سی در شکل خالص و اصلاح نشده خود مواد سفت و شکننده هستند – برای لوله ها و پروفیل های پنجره مفید هستند اما برای محصولات انعطاف پذیر مانند کابل ها، شیلنگ ها، فیلم ها یا لوله های پزشکی کاملاً نامناسب هستند. نرم کننده ماده ای است که در حین پردازش به پلیمر اضافه می شود که خود را بین زنجیره های پلیمری قرار می دهد و فاصله بین آنها را افزایش می دهد و نیروهای بین مولکولی را که باعث سفتی می شود کاهش می دهد. نتیجه ماده ای است که از نظر شیمیایی پلیمر باقی می ماند اما به عنوان یک جامد انعطاف پذیر و قابل انعطاف رفتار می کند.

DOP این اثر را از طریق ساختار مولکولی خود به دست می آورد. گروه‌های بزرگ و شاخه‌دار 2-اتیل هگزیل در هر انتهای مولکول با زنجیره‌های پلیمری PVC سازگار هستند - آنها بین زنجیره‌ها قرار می‌گیرند و به‌عنوان روان‌کننده‌های داخلی عمل می‌کنند و به زنجیره‌ها اجازه می‌دهند تحت تنش از کنار یکدیگر بگذرند. گروه استر فتالات مرکزی لنگر ساختاری را فراهم می کند که نرم کننده را به جای مهاجرت به سطح، مرتبط با ماتریس پلیمری نگه می دارد. تعادل بین این دو عملکرد - انعطاف‌پذیری و حفظ - چیزی است که DOP را به نرم‌کننده معیاری تبدیل کرده است که هنوز جایگزین‌ها با آن اندازه‌گیری می‌شوند.

در شرایط پردازش عملی، DOP معمولاً با بارگیری 30 تا 80 قسمت در هر صد رزین (phr) بسته به انعطاف پذیری مورد نیاز محصول نهایی به PVC اضافه می شود. در phr 30-40، یک ترکیب نیمه سفت و مناسب برای پروفیل ها و فیلم سفت و سخت تولید می شود. با سرعت 60 تا 80 در ساعت، یک ترکیب بسیار انعطاف‌پذیر حاصل می‌شود که برای اسباب‌بازی‌های نرم، اثاثه یا لوازم داخلی و وسایل پزشکی استفاده می‌شود. رابطه بین بارگذاری DOP و انعطاف‌پذیری ترکیب حاصل به خوبی مشخص شده است، که فرمول‌بندی را برای ترکیب‌کنندگان با تجربه ساده می‌کند.

ویژگی های فیزیکی و عملکردی کلیدی DOP

تسلط DOP به عنوان یک نرم‌کننده همه منظوره در بیشتر قرن بیستم بر اساس ترکیبی از خواص فیزیکی و پردازشی بود که نرم‌کننده‌های رقیب با هزینه‌ای معادل با آن‌ها مطابقت داشتند. درک این ویژگی‌ها هم توضیح می‌دهد که چرا DOP به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت و چه مبادلاتی در هنگام تغییر به گزینه‌های جایگزین وجود دارد.

راندمان پلاستیک سازی

راندمان پلاستیک سازی به درجه انعطاف پذیری به دست آمده در هر واحد نرم کننده اضافه شده اشاره دارد. DOP کارایی خوب اما نه استثنایی دارد - نرم کننده های با وزن مولکولی بالاتر مانند DINP (دی ایزونونیل فتالات) و DIDP (دی ایزودسیل فتالات) برای دستیابی به انعطاف پذیری معادل نیاز به بارگذاری کمی بالاتر دارند. فتالات‌های با وزن مولکولی پایین‌تر مانند DBP (دی‌بوتیل فتالات) کارآمدتر هستند اما نرخ فرار و مهاجرت بسیار بالاتری دارند. DOP در یک محدوده متوسط ​​عملی قرار می گیرد که کارایی، ماندگاری و سهولت پردازش را متعادل می کند.

انعطاف پذیری در دمای پایین

PVC پلاستیکی شده با DOP، بسته به بارگذاری و فرمولاسیون، انعطاف پذیری خوبی را در دماهای تا 25- تا 30- درجه سانتی گراد حفظ می کند. این عملکرد در دمای پایین برای اکثر کاربردهای هوای معتدل در فضای باز مناسب است، اما با نرم کننده های تخصصی مانند DIDA (دی ایزودسیل آدیپات) یا DOS (دیوکتیل سبکات)، که انعطاف پذیری را در دمای 50- درجه سانتی گراد حفظ می کنند، پیشی گرفته است. برای کاربردهای کابل و شلنگ در قطب شمال یا در هوای بسیار سرد، DOP به طور خاص به همین دلیل با نرم کننده های آدیپات یا سباکات جایگزین می شود.

نوسانات و مهاجرت

DOP فراریت نسبتاً کمی دارد - نقطه جوش بالای آن (385 درجه سانتیگراد) به این معنی است که از دست دادن تبخیر در طول پردازش و عمر مفید آن در شرایط عادی محدود است. با این حال، DOP به آرامی از پلیمر پلاستیکی شده به سطوح در تماس با آن مهاجرت می کند - پدیده ای به نام مهاجرت نرم کننده یا خونریزی. این به عنوان لایه روغنی قابل مشاهده است که در طول زمان بر روی سطح محصولات PVC انعطاف پذیر قدیمی ایجاد می شود و غلظت نرم کننده را در ترکیب کاهش می دهد و باعث سخت شدن تدریجی می شود. سرعت مهاجرت با افزایش دما، تماس با مواد چربی دوست (روغن ها، چربی ها) و استخراج توسط حلال ها تسریع می شود.

پایداری حرارتی و UV

DOP خود پایداری حرارتی خوبی در شرایط پردازش PVC معمولی (160 تا 200 درجه سانتیگراد) دارد و به طور قابل توجهی تخریب PVC را تسریع نمی کند. با این حال، DOP به تثبیت UV به ترکیب کمک نمی کند - یک بسته تثبیت کننده UV جداگانه برای برنامه های کاربردی در فضای باز مورد نیاز است. برای کاربردهای با دمای بالا مانند دسته سیم‌های خودرو و کابل‌های صنعتی با درجه حرارت بالای 105 درجه سانتی‌گراد، به محدودیت‌های عملکرد DOP رسیده‌اند و به جای آن نرم‌کننده‌های با دمای بالاتر (تری‌ملیت‌ها، پلاستیک‌کننده‌های پلیمری) مشخص شده‌اند.

کاربردهای صنعتی که در آن از DOP استفاده می شود

DOP در طیف وسیعی از صنایع هر جا که PVC انعطاف پذیر یا سایر محصولات پلیمری پلاستیکی تولید می شود استفاده می شود. موارد زیر مهم ترین حوزه های کاربردی از نظر مصرف جهانی است.

• عایق سیم و کابل و ژاکت: ترکیبات کابل PVC انعطاف پذیر پلاستیکی شده با DOP برای کابل های برق، کابل های کنترل و سیم ساختمان استفاده می شود. ترکیبی از خواص عایق الکتریکی، انعطاف‌پذیری و تاخیر در شعله (در صورت ترکیب با پایدارکننده‌های مناسب و بسته‌های بازدارنده شعله)، PVC پلاستیکی شده با DOP را به ماده عایق استاندارد برای کابل‌های توزیع برق با ولتاژ پایین در بسیاری از بازارها تبدیل می‌کند.
• کفپوش و دیوارپوش: کفپوش وینیل - از جمله ورق وینیل، کاشی وینیل لوکس (LVT) و کاشی ترکیبی وینیل - از DOP یا نرم کننده های جایگزین در لایه سایش انعطاف پذیر و ترکیبات پشتی استفاده می کند. سازگاری خوب DOP با PVC و مقرون به صرفه بودن آن، آن را به یک مشخصات استاندارد در کفپوش های وینیل تجاری و مسکونی تبدیل کرده است، اگرچه به طور فزاینده ای با جایگزین های DINP یا غیر فتالات در محصولات برای بازارهای مسکونی جایگزین می شود.
• شیلنگ و لوله صنعتی: شیلنگ های PVC همه منظوره برای انتقال آب، هوا و سیالات صنعتی معمولاً با DOP پلاستیکی می شوند. انعطاف پذیری و دوام شیلنگ PVC پلاستیکی شده با DOP در دماهای استاندارد باعث می شود که برای آبیاری کشاورزی، تامین آب محل ساخت و ساز و به طور کلی جابجایی مایعات صنعتی در جایی که تماس مواد غذایی و کاربردهای پزشکی در آن دخالتی نداشته باشد، مقرون به صرفه باشد.
• چرم مصنوعی و پارچه های روکش دار: پارچه‌های روکش‌شده با PVC که برای اثاثه یا لوازم داخلی خودرو، چمدان‌ها و لباس‌های محافظ استفاده می‌شوند، از DOP به عنوان نرم‌کننده اولیه در ترکیب پوشش استفاده می‌کنند. انعطاف‌پذیری، احساس سطح و دوام پوشش‌های PVC پلاستیکی شده با DOP برای این کاربردها به خوبی تثبیت شده است، اگرچه مشخصات داخلی خودرو به طور فزاینده‌ای نیاز به نرم‌کننده‌های کم مه‌گیر (تری‌ملیتات یا انواع پلیمری) دارد تا الزامات تست مه‌گیر شدن شیشه جلو را برآورده کند.
• پلاستیزول ها و ارگانوسول ها: DOP به طور گسترده در فرمولاسیون PVC plastisol - PVC درجه خمیر پراکنده در نرم کننده مایع - برای کاربردهایی مانند پوشش غوطه وری، قالب گیری چرخشی، جوهرهای چاپ روی صفحه و پوشش های زیر بدنه استفاده می شود. خواص رئولوژیکی پلاستیزول های مبتنی بر DOP به خوبی درک شده و به راحتی کنترل می شود، DOP را تبدیل به نرم کننده مرجع برای توسعه فرمول پلاستیزول می کند.
• مهر و موم، واشر و پروفیل: مهر و موم و واشر PVC انعطاف پذیر برای پنجره ها، درها و کاربردهای خودرو از ترکیبات پلاستیکی شده با DOP استفاده می کند که دمای سرویس در محدوده عملکرد DOP است. برای کاربردهای آب بندی در دمای بالاتر، نرم کننده های جایگزین مورد نیاز است، اما DOP برای محصولات آب بندی با دمای محیط در بازارهای صنعتی و ساختمانی رقابتی باقی می ماند.

وضعیت نظارتی DOP و نگرانی های بهداشتی

تاریخچه نظارتی DOP (DEHP) یکی از مهم ترین داستان ها در مقررات شیمیایی صنعتی در سه دهه گذشته است. با شروع در دهه 1990، مطالعات سم شناسی DEHP را به عنوان یک ترکیب مختل کننده غدد درون ریز - ماده ای که قادر به تداخل با سیگنال های هورمونی در بدن است، شناسایی کرد. تحقیقات بعدی سمیت تولیدمثلی را در مطالعات حیوانی ایجاد کرد، و آژانس‌های نظارتی را در سطح جهانی به طبقه‌بندی DEHP به عنوان یک ماده بسیار نگران‌کننده (SVHC) و محدود کردن استفاده از آن در طیف گسترده‌ای از دسته‌بندی‌های محصولات منجر شد.

مقررات اتحادیه اروپا

در اتحادیه اروپا، DEHP تحت مقررات REACH به عنوان یک SVHC فهرست شده است و در ضمیمه XIV (فهرست مجوز) گنجانده شده است، به این معنی که استفاده از آن در اقلام تولید شده یا وارداتی اتحادیه اروپا نیاز به مجوز از آژانس مواد شیمیایی اروپا (ECHA) دارد، مگر اینکه معافیت خاصی اعمال شود. DEHP همچنین تحت دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک در تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی) محدود شده است و غلظت آن را به حداکثر 0.1٪ وزنی در مواد همگن در تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی موجود در بازار اتحادیه اروپا محدود می کند. علاوه بر این، DEHP بیش از 0.1٪ در محصولاتی که برای کودکان زیر 14 سال در نظر گرفته شده است، طبق مقررات ایمنی اسباب بازی اتحادیه اروپا ممنوع است.

مقررات ایالات متحده

در ایالات متحده، DEHP تحت قانون بهبود ایمنی محصولات مصرف کننده (CPSIA) تنظیم می شود، که به طور دائم غلظت بالای 0.1٪ در اسباب بازی های کودکان و محصولات مراقبت از کودک را ممنوع می کند. EPA DEHP را به عنوان یک سرطان‌زای احتمالی برای انسان تحت دستورالعمل‌های خطر سرطان طبقه‌بندی کرده و آن را به عنوان یک ماده شیمیایی اولویت‌دار برای ارزیابی خطر تحت قانون کنترل مواد سمی (TSCA) فهرست می‌کند. مقررات FDA استفاده از DEHP را در مواد تماس با غذا و دستگاه‌های پزشکی محدود می‌کند و برای کاربردهایی که قرار گرفتن در معرض بیمار قابل توجه است، نیاز به آزمایش و توجیه خاص دارد.

برنامه های کاربردی دستگاه های پزشکی

یکی از گسترده‌ترین حوزه‌های کاربرد DOP، دستگاه‌های پزشکی هستند - به‌ویژه کیسه‌های خون، لوله‌های IV و تجهیزات دیالیز، که در گذشته از PVC پلاستیکی شده با DOP به دلیل سازگاری، شفافیت و انعطاف‌پذیری عالی آن استفاده می‌کردند. نگرانی‌ها در مورد شستشوی DEHP از دستگاه‌های پزشکی به جریان خون بیماران - به ویژه برای نوزادان، زنان باردار و بیمارانی که تحت دیالیز مکرر قرار می‌گیرند - منجر به تلاش‌های قابل توجهی برای واجد شرایط شدن نرم‌کننده‌های جایگزین برای کاربردهای PVC پزشکی شد. خندق (دی‌زونونیل سیکلوهگزان-1،2-دی کربوکسیلات) و TOTM (تریاکتیل تری‌ملیتات) رایج‌ترین جایگزین‌ها در کاربردهای دستگاه‌های پزشکی هستند که در آن DOP حذف شده است.

DOP در مقابل نرم کننده های جایگزین: درک معاوضه ها

محدودیت های نظارتی در DOP باعث توسعه قابل توجهی از نرم کننده های جایگزین شده است. جایگزین های اصلی در ساختار مولکولی، مشخصات عملکرد، وضعیت نظارتی و هزینه با DOP متفاوت است. درک این تفاوت ها برای فرمول نویسان که از DOP دور می شوند و برای خریدارانی که انطباق مواد را در زنجیره تامین خود ارزیابی می کنند ضروری است.

برای کاربردهای صنعتی که مشمول محدودیت‌های نظارتی مستقیم نیستند - کابل‌های همه منظوره، شیلنگ‌های صنعتی، کف‌پوش‌های وینیل غیرمصرفی - DOP در بسیاری از بازارها از نظر فنی قابل دوام و رقابتی است. تصمیم برای جابه‌جایی به یک جایگزین اساساً توسط نیازهای مشتری، سیاست‌های انطباق با زنجیره تأمین و مدیریت ریسک فعال در برابر تغییرات نظارتی آتی به جای ممنوعیت قانونی فعلی در آن برنامه‌ها انجام می‌شود.

سایر زمینه ها که در آن DOP به عنوان مخفف استفاده می شود

در حالی که دیوکتیل فتالات معنای غالب DOP در زمینه های صنعتی و شیمیایی است، این مخفف در سایر زمینه های حرفه ای با معانی کاملا متفاوت ظاهر می شود. اگر خارج از محیط پلاستیکی یا شیمیایی با DOP مواجه شدید، ممکن است یکی از تعاریف زیر اعمال شود.

• DOP در تست فیلتر HEPA: در اتاق تمیز و مهندسی فیلتر هوا، DOP مخفف آئروسل دیوکتیل فتالات است - یک غبار ریز از مایع DOP که در گذشته برای آزمایش یکپارچگی و کارایی فیلترهای HEPA و ULPA استفاده می‌شود. آزمایش DOP (همچنین به نام تست PAO، با استفاده از آئروسل پلی آلفاولفین به عنوان یک جایگزین مدرن) شامل به چالش کشیدن فیلتری با غلظت مشخص ذرات آئروسل در بالادست و اندازه گیری نفوذ در پایین دست است. اصطلاح "تست DOP" در صنعت فیلتراسیون وجود دارد حتی در جایی که PAO یا سایر آئروسل های چالش برانگیز جایگزین DOP واقعی شده اند.
• DOP در ارتش و دفاع: در برخی زمینه‌های تدارکات و تدارکات نظامی، DOP مخفف تاریخ تولید یا تاریخ تدارکات است - یک مرجع مهر زمانی که در اسناد زنجیره تامین و سوابق نگهداری تجهیزات استفاده می‌شود. این کاربرد مخصوص سیستم های لجستیک دفاعی است و به کاربردهای شیمیایی یا پلاستیکی ارتباطی ندارد.
• DOP در عکاسی و اپتیک: DOP گاهی اوقات به عنوان مخفف Depth of Penetration یا در زمینه فیبر نوری، Degree of Polarization استفاده می شود. این کاربردها مربوط به زمینه خاص هستند و در ادبیات فنی به جای مشخصات صنعتی عمومی ظاهر می شوند.
• DOP در مواد غذایی و آرایشی: در برخی زمینه‌های برچسب‌گذاری محصولات اروپایی، DOP به‌عنوان نام اختصاری ثبت‌شده مبدا برای Denominazione di Origine Protetta - معادل ایتالیایی گواهینامه حفاظت‌شده نام مبدا اتحادیه اروپا (PDO) ظاهر می‌شود. این در مورد محصولات غذایی مانند Parmigiano Reggiano و روغن‌های زیتون با وضعیت منشأ جغرافیایی محافظت شده صدق می‌کند و کاملاً با کاربردهای شیمیایی ارتباطی ندارد.

نحوه شناسایی DOP در مستندات محصول و گواهینامه های انطباق

برای خریداران و مدیران کیفیت که برای اهداف انطباق باید بررسی کنند که آیا یک محصول حاوی DOP (DEHP) است یا خیر، دانستن اینکه کجا و چگونه ماده در اسناد شناسایی شده است عملاً مهم است. DOP تحت چندین شناسه مختلف در انواع مختلف اسناد ظاهر می شود، و آشنایی با همه آنها برای جلوگیری از از دست دادن یک شناسایی مثبت ضروری است.

• با شماره CAS: قابل اعتمادترین شناسه در همه انواع اسناد، شماره CAS 117-81-7 است که بدون در نظر گرفتن مخفف یا نام تجاری مورد استفاده، دی (2-اتیل هگزیل) فتالات را به طور منحصر به فرد شناسایی می کند. اعلامیه‌های انطباق REACH، گزارش‌های تست RoHS، و اعلامیه‌های SVHC باید هنگام اعلام محتوای DEHP به این شماره CAS اشاره کنند.
• در برگه های اطلاعات ایمنی مواد (SDS/MSDS): DEHP در بخش 3 (ترکیب/اطلاعات در مورد مواد تشکیل دهنده) یک SDS برای هر محصولی که حاوی آن بالاتر از آستانه غلظت قابل گزارش باشد ظاهر می شود. این ماده با نام IUPAC، شماره CAS و طبقه‌بندی مربوطه (دسته سمیت تولیدمثلی رده 1B تحت CLP/GHS) شناسایی می‌شود.
• در اعلامیه های انطباق با RoHS: اعلامیه های RoHS برای تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی باید به صراحت محتوای DEHP را به عنوان درصدی از مواد همگن بیان کند و مطابقت با حداکثر غلظت حداکثر 0.1٪ را تأیید کند. اعلامیه‌ای که فقط چهار ماده اصلی RoHS (سرب، جیوه، کادمیوم، کروم شش ظرفیتی، PBB، PBDE) را بدون آدرس‌دهی DEHP فهرست می‌کند، ممکن است قدیمی باشد - DEHP در سال 2019 تحت اصلاحیه RoHS 2 به محدوده RoHS اضافه شد.
• در اعلامیه های REACH SVHC: بر اساس ماده 33 REACH، تامین کنندگان اجناس حاوی مواد SVHC بالاتر از غلظت 0.1 درصد، موظفند که به مشتریان اطلاع دهند. یک اعلامیه REACH SVHC که DEHP (CAS 117-81-7) را فهرست می‌کند، وجود ماده بالاتر از آستانه را تأیید می‌کند. عدم وجود اظهارنامه، عدم وجود ماده را تأیید نمی کند - ممکن است به این معنی باشد که تأمین کننده ارزیابی لازم را انجام نداده است.

خلاصه عملی: زمانی که DOP امروز قابل قبول است و نیست

با توجه به پیچیدگی نظارتی در مورد DOP (DEHP)، مفید است که خلاصه شود که این ماده در کجا استفاده می شود، جایی که تا حد زیادی حذف شده است، و جایی که استفاده از آن از نظر قانونی در بازارهای اصلی ممنوع است.

جهت کلی مقررات روشن است: استفاده از DOP در برنامه‌های کاربردی با مصرف‌کننده، تماس با غذا، پزشکی و برنامه‌های مربوط به کودکان یا در حال حاضر ممنوع یا تحت محدودیت فعال در تمام بازارهای اصلی است. برای کاربردهای صنعتی بدون تماس مستقیم با مصرف‌کننده یا مواد غذایی، DOP از نظر فنی و تجاری در دسترس باقی می‌ماند، اما گرایش به سوی جایگزینی فعال - ناشی از الزامات مشتری، مسئولیت بیمه، و پیش‌بینی سخت‌تر شدن مقررات آتی - به این معنی است که نرم‌کننده‌های جایگزین به طور فزاینده‌ای مشخصات پیش‌فرض هستند، حتی در جایی که DOP هنوز از نظر قانونی محدود نشده است. .