Объяснение диоктиладипата: что это такое, что он делает и где он используется

Что на самом деле представляет собой диоктиладипат

Диоктиладипат, обычно сокращенно ДОА, представляет собой синтетический эфир, получаемый путем взаимодействия адипиновой кислоты с 2-этилгексанолом. Его полное химическое название — бис(2-этилгексил)адипат, и в технической документации он встречается под обоими названиями как взаимозаменяемые. Соединение имеет номер CAS 103-23-1, который вы увидите в паспортах безопасности и импортно-экспортной документации по всему миру.

При комнатной температуре ДОА представляет собой прозрачную маслянистую жидкость с низкой вязкостью и очень слабым характерным запахом. Он практически нерастворим в воде, но легко смешивается с большинством органических растворителей и полимеров, что делает его полезным для промышленного применения. Его молекулярная масса составляет примерно 370,57 г/моль, а температура кипения превышает 210°C при пониженном давлении, что обеспечивает ему хорошую термическую стабильность в широком диапазоне технологических процессов.

В отличие от некоторых пластификаторов, предназначенных для одной полимерной системы, диоктиладипат достаточно универсален, чтобы работать с несколькими типами смол, хотя наиболее широко он используется с поливинилхлоридом (ПВХ). Его относительно низкая депрессия температуры стеклования (то есть он сохраняет материалы гибкими даже при температурах значительно ниже точки замерзания) — это свойство, которое отличает его от альтернатив на основе фталата при использовании в холодных погодных условиях.

Как DOA работает как пластификатор

Чтобы понять, почему диоктиладипат пластификатор ценится, это помогает понять, что вообще делают пластификаторы. Полимеры, такие как ПВХ, в немодифицированном состоянии жесткие и хрупкие — их длинные молекулярные цепи плотно упакованы и сопротивляются движению. Пластификатор действует, внедряясь между этими цепочками, увеличивая межмолекулярное расстояние, уменьшая силы, удерживающие цепи вместе, и позволяя им более свободно скользить друг мимо друга. В результате получается более мягкий и податливый материал без изменения фундаментального химического состава полимера.

DOA особенно хорошо выполняет эту функцию при низких температурах. Большинство пластификаторов сохраняют гибкость в условиях окружающей среды, но становятся жесткими при падении температуры. Эфирная структура адипата диоктиладипата имеет естественную низкую температуру застывания (около -67°C) и низкую температуру стеклования, что напрямую влияет на готовые продукты, которые остаются мягкими и работоспособными в условиях холодного хранения, при использовании на открытом воздухе в зимнее время или в холодильной упаковке. Это делает DOA предпочтительным пластификатором там, где гибкость при низких температурах является требованием спецификации, а не необходимостью.

Концентрация, при которой используется DOA, обычно находится в диапазоне от 20 до 60 частей на сто смолы (phr), в зависимости от целевого уровня гибкости и других добавок в рецептуре. При более высоких уровнях загрузки со временем может произойти некоторая миграция на поверхность, поэтому составители рецептур часто комбинируют ДОА с первичным пластификатором, который имеет лучшую стойкость, используя сложный эфир адипата для придания гибкости, не неся при этом полную нагрузку пластификатора.

Ключевые физические и химические свойства

Наличие правильных данных при выборе или поиске диоктиладипата предотвращает дорогостоящие несоответствия рецептуры. В таблице ниже приведены наиболее важные свойства, на которые регулярно обращают внимание покупатели, разработчики рецептур и группы контроля качества.

Отрасли промышленности и применения, в которых используется диоктиладипат

Химическое вещество DOA находит применение на более широком спектре конечных рынков, чем первоначально ожидали многие покупатели. Сочетание его низкотемпературной гибкости, умеренной совместимости с ПВХ и относительно чистого токсикологического профиля по сравнению с более старыми фталатными пластификаторами открыло двери в нескольких регулируемых секторах.

Пищевая упаковка и пищевая пленка

Одним из наиболее важных применений диоктиладипата является производство пищевой пленки из ПВХ и пленок, контактирующих с пищевыми продуктами. Статус одобрения DOA в соответствии с различными правилами, касающимися контакта с пищевыми продуктами, включая FDA 21 CFR в США и соответствующие правила ЕС, делает его одним из немногих пластификаторов, которые можно легально использовать в пленках, непосредственно контактирующих с жирными или маслянистыми продуктами. Профиль гибкости при низких температурах также имеет решающее значение, поскольку упаковка пищевых продуктов обычно переносится при комнатной температуре в охлажденную или замороженную среду, не теряя своих свойств растягиваться и прилипать.

Изоляция проводов и кабелей

Электрические провода и оболочки кабелей, которые должны работать в холодных условиях окружающей среды (например, автомобильная проводка, наружные удлинители и низкотемпературные промышленные кабели), часто содержат пластификатор DOA в составе ПВХ-соединения. Стандарты для автомобильных жгутов проводов, в частности, часто устанавливают требования к испытаниям на холодный изгиб и холодный удар, которые пластификаторы общего назначения не выдерживают, в то время как составы, содержащие ДОА, проходят с небольшим запасом. Он обычно используется вместе с ДИНП или DIDP, чтобы сбалансировать стоимость и производительность в холодную погоду.

Искусственная кожа и ткани с покрытием

Ткани с ПВХ-покрытием, используемые в обивке, салоне автомобилей, багаже и верхней одежде, требуют системы пластификаторов, которая сохраняет покрытие эластичным при экстремальных температурах, с которыми сталкиваются эти продукты. Диоктиладипат используется в этих целях как из-за его гибкости, так и потому, что он способствует более равномерному сцеплению слоя покрытия в процессе нанесения покрытия ножом или каландром. В частности, в автомобильных чехлах сочетание стойкости к растрескиванию при низких температурах и устойчивости к выведению кожными жирами делает DOA стандартным включением в рецептуры смесей.

Медицинское оборудование и трубки

Хотя ДЭГФ исторически доминировал в сфере применения ПВХ в медицинских целях, растущее внимание регулирующих органов в отношении фталатов подтолкнуло разработчиков рецептур к оценке альтернатив. Бис(2-этилгексил)адипат исследовался и использовался в некоторых составах медицинских трубок и пакетов для крови, особенно на рынках, где к медицинским устройствам применяются ограничения по фталатам. Его относительно благоприятная биологическая судьба и более низкая эстрогенная активность по сравнению с ДЭГФ делают его достойным оценки, хотя любое медицинское использование требует тщательного тестирования на биосовместимость в соответствии с ISO 10993 или эквивалентными стандартами.

Специальные клеи, герметики и покрытия

Помимо ПВХ, ДОА находит применение в качестве технологической добавки и модификатора гибкости в акриловых покрытиях, полиуретановых герметиках и некоторых нитроцеллюлозных лаках. В этих системах он действует не столько как традиционный полимерный пластификатор, сколько как реактивный или нереактивный модификатор, который регулирует твердость пленки, уменьшает растрескивание при низких температурах и улучшает применение в холодных условиях окружающей среды. Разработчики рецептур строительных герметиков для холодного климата часто обнаруживают, что небольшие добавки диоктиладипата значительно расширяют температурный диапазон применения.

Диоктиладипат по сравнению с другими распространенными пластификаторами

Выбор между пластификаторами редко бывает простым решением. Стоимость, нормативный статус, совместимость, надежность и требования к производительности конкретного приложения — все это влияет на выбор. Приведенное ниже сравнение охватывает пластификаторы, которые чаще всего оцениваются наряду с DOA.

Из таблицы ясно видно, что DOA занимает специфическую нишу: он превосходит большинство альтернатив по гибкости в холодных условиях, имеет приемлемый нормативный статус, но уступает некоторым конкурентам по постоянству. Вот почему он часто выступает в качестве вторичного пластификатора в смешанных системах, а не как единственный пластификатор в составе соединения.

Рекомендации по обращению, хранению и безопасности

Диоктиладипат имеет относительно благополучный профиль безопасности по сравнению со многими промышленными химикатами, но по-прежнему применяются надлежащие методы обращения и хранения, и их следует последовательно соблюдать.

Требования к хранению

• Хранить в плотно закрытой таре, вдали от прямых солнечных лучей и источников тепла. Рекомендуемая температура хранения составляет от 5°C до 40°C.
• Используйте контейнеры из нержавеющей стали, углеродистой стали или полиэтилена высокой плотности. Избегайте контейнеров из ПВХ для длительного хранения, так как DOA может постепенно извлекать пластификаторы из самого контейнера.
• Срок годности при соблюдении правил хранения обычно составляет 24 месяца с даты производства. Перед использованием состаренного материала проверьте кислотное число и показатель цвета.

Личная защита во время обработки

• Для повседневного обращения рекомендуется использовать нитриловые перчатки и защитные очки. Жидкость не является острой токсичной при попадании на кожу, но следует избегать повторного длительного воздействия.
• В плохо вентилируемых помещениях или при термической обработке (компаундировании, экструзии) используйте местную вытяжную вентиляцию. Пары при температуре обработки не должны превышать пределы профессионального воздействия, указанные в соответствующем паспорте безопасности.
• DOA не классифицируется как канцероген или репродуктивный токсин в соответствии с действующими стандартами ЕС CLP или US OSHA HazCom, что является значительным нормативным преимуществом перед DEHP и некоторыми другими фталатными пластификаторами.

Примечания по охране окружающей среды и утилизации

ДОА умеренно биоразлагаем и имеет низкую острую водную токсичность, но попадания в водные пути все равно следует избегать. Утилизация должна осуществляться в соответствии с местными правилами обращения с органическими химическими отходами. В большинстве юрисдикций загрязненный DOA можно сжигать на лицензированном объекте. Разливы на почве следует выкапывать и утилизировать как химические отходы, а не оставлять их выщелачивать.

Что следует проверить при покупке диоктиладипата?

Разница в качестве между поставщиками DOA реальна и может существенно повлиять на эффективность рецептуры. Покупатели, впервые приобретающие диоктиладипат или меняющие поставщиков, должны проверить следующие параметры, прежде чем одобрить новый источник для производственного использования.

• Чистота (содержание эфиров): Высококачественный DOA должен иметь содержание эфиров 99% или выше. Марки более низкой чистоты могут содержать непрореагировавший спирт или адипиновую кислоту, что влияет на совместимость и может вызвать помутнение прозрачных соединений ПВХ.
• Кислотное число: Должно быть ниже 0,10 мг КОН/г. Более высокое кислотное число указывает на незавершенную реакцию или разложение во время хранения, что может вызвать нестабильность ПВХ-соединения и повлиять на расход термостабилизатора.
• Цвет (APHA или Hazen): От бесцветного до очень бледно-желтого, обычно ниже 30 APHA для стандартного сорта и ниже 15 APHA для высшего сорта. Поползновение цвета во время обработки является признаком загрязнения.
• Содержание воды: Ниже 0,1% при титровании по Карлу Фишеру. Влага в пластификаторе вызывает проблемы при производстве компаундов ПВХ и может повлиять на характеристики оловянных или кальциево-цинковых систем термостабилизаторов.
• Сертификация контакта с пищевыми продуктами: Если DOA используется в приложениях, контактирующих с пищевыми продуктами, запросите документацию, подтверждающую соответствие FDA 21 CFR 181.27 или Регламенту ЕС 10/2011 (и поправкам к нему), в зависимости от вашего целевого рынка. Не все коммерческие сорта имеют эту документацию.
• Документация о соответствии требованиям Reach/RoHS: Для продуктов, предназначенных для цепочек поставок электроники или ЕС, запросите декларации REACH SVHC и письма о соответствии RoHS в качестве стандартных частей квалификационного пакета поставщика.