پلاستی سایزر های جایگزین برای DOP

پلاستی سایزرها:

پلاستی سایزر ها افزودنی هایی هستند که انعطاف‌پذیری و فرآیندپذیری پلاستیک‌ها را بهبود می‌بخشند و آن‌ها را برای کاربردهای متنوع آماده می‌سازند.در میان مجموعه گسترده‌ای از پلاستیسایزرها، دی‌اکتیل فتالات (DOP) به عنوان یک پلاستی‌سایزر معمول مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پلاستی سایزر DOP:

یکی از وظایف اساسی ماده DOP در محصولات پلی‌وینیل کلرید (PVC)، ایجاد انعطاف‌پذیری و نرمی است. برای دستیابی به این ویژگی‌، نیاز به استفاده از میزان مصرف مناسب ( بالای 5 P.h.r ) است.  DOP در تماس با زنجیره‌های پلیمری، فضا یا شکاف‌هایی در میان آنها ایجاد می‌کند. این شکاف‌ها به کاهش نیروهای بین مولکولی میان زنجیره‌های پلیمری کمک می‌کند و به آنها امکان حرکت آسان‌تر و انعطاف پذیری بیشتر را می‌دهد.

با این وجود، اگر دوز مصرف DOP به طور قابل توجهی کمتر از  5 P.h.r باشد بعنوان مثال: در بازه 1الی2.5 P.h.r ، ممکن است مقدار کافی از پلاستیسایزر برای جدا کردن زنجیره‌های پلیمری وجود نداشته باشد. در این موقعیت، این عدم جداشدگی به تحدید حرکت زنجیره‌های پلیمری منجر شده و نیروهای بین مولکولی بیشتری را ایجاد میکند، که باعث افزایش سختی مواد می‌شود. در نتیجه، تعادل مناسب در دوز مصرف پلاستیسایزرhttps://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.3c02354 DOP برای دستیابی به ویژگی‌های مطلوب مواد حائز اهمیت است.

همچنین، ساختار شیمیایی پلاستیسایزرها نیز نقش مهمی در خواص ترکیب‌های PVC ایفا می‌کند. طول زنجیره کربنی تأثیر زیادی بر مهاجرت و حفظ سلامت محیط زیست دارد. پلاستیسایزرهای با زنجیره‌های کربنی بلندتر کمتر مهاجرت می‌کنند و باعث آلودگی زیستی و آلودگی خاک و آب و هوا نمی‌شوند. بنابراین هر چه زنجیره های کربنی کوتاه تر باشد مهاجرت از PVC بیشتر میشود. این مسئله، به خصوص در برنامه‌های مرتبط با تماس با مواد غذایی و مسائل پزشکی، نگرانی‌هایی را برانگیخته است که ما را ملزم به استفاده از پلاستی سایزرهای جایگزین می‌کند.

ظهور جایگزین‌ها:

در ادامه، به بررسی روغن DOP و مقایسه آن با جایگزین‌های خود خواهیم پرداخت :

1)DOTP

• دوز مصرف:

  (SF) SUNSSTITUTE FACTOR یا “نسبت جایگزینی” یک اصطلاحی است که میزان قدرت نرم‌کنندگی هر پلاستی‌سایزر نسبت به DOP را اندازه‌گیری می‌کند. این مقدار برای DOP به‌صورت ثابت عدد 1 است. اگر مقدار SF بیشتر از یک باشد، به این معناست که برای دستیابی به قدرت نرم‌کنندگی مشابه با DOP، نیاز به میزان بیشتری از پلاستی‌سایزر وجود دارد و برعکس. به عنوان مثال، DOTP با مقدار جایگزینی برابر 0.3نیاز به مصرف کمی بیشتر دارد تا به قدرت نرم‌کنندگی و ویژگی‌های مشابه DOP دست یابد.

• بهداشتی بودن:

قطبیت عامل کلیدی‌ای است نقش مهمی در مهاجرت پلاستی سایزر ایفا می‌کند. روغن DOP  و DOTP در میزان قطبیت با هم متفاوت هستند.

• قطبیت : DOP

DOP یک پلاستیسایزر بر پایه فتالات است و حضور این گروه ها باعث قطبیت نسبتاً بالای آن است. گروه فتالات اتم‌های اکسیژن با الکترونگاتیویته بالا دارند که یک بخش قطبی در مولکول ایجاد می‌کنند. بخش قطبی DOP  سازگاری آن را با بخش‌های قطبی PVC افزایش می‌دهد که باعث میشود مقدار زیادی از  DOPدر PVC جذب شود و انعطاف پذیری خوبی ایجاد کند.

• قطبیت: DOTP

DOTP، یک پلاستیسایزر بر پایه ترفتالات است. پلاستیسایزرهای ترفتالات معمولاً دارای قطبیت کمتری نسبت به فتالات ها هستند. کم بودن قطبیت DOTP نسبت به DOP  منجر به کاهش سازگاری آن با بخش‌های قطبی PVC می‌شود. یعنی DOTP ممکن است نسبت به DOP به میزان چشمگیری داخل PVC  جذب نشود. از طرفی، کم بودن قطبیت  DOTP به این معناست که مهاجرت کمتر ی نسبت به DOP دارد.

بنابراین می‌توان گفت هر چه مقدار مهاجرت پلاستی‌سایزر کمتر باشد، بعنوان یک گزینه بهداشتی معتبرتر تلقی می‌شود در نتیجه DOTP بدلیل قطبیت کمتر نسبت به DOP، مهاجرت کمتری از PVC دارد پس بعنوان یک گزینه بهداشتی‌ تر در برخی کاربرد‌ها تلقی می‌شود.

• قیمت:

  DOTP به علت قطبیت کمتر از DOP مهاجرت کمتری دارد و  بهداشتی تر است که همین ویژگی قیمت آن را نسبت به DOP بیشتر می کند و از طرفی چون دوز مصرف آن بیشتر از DOP است ممکن است هزینه های تولید را افزایش دهد اما در برخی موارد که بحث کاربرد های بهداشتی مطرح میشود میتوانیم از DOTP استفاده کنیم.

2) روغن سویای اپوکسی :

• دوز مصرف:

روغن سویای اپوکسی، به نام Epoxidized soybean oil هم شناخته می‌شود و با توجه به نسبت جایگزینی SF برابر 1.10 نسبت به روغن DOP، برای جایگزینی آن نیاز به تقریباً 10% دوز مصرف بیشتر دارد.

• بهداشتی بودن:

ر وغن سویای اپوکسی به لحاظ بهداشتی به روغن DOP ارجحیت دارد؛ زیرا به علت داشتن جرم مولکولی بالا، مهاجرت کمتری دارد و از دانه‌های سویا، که مبتنی بر منشأ گیاهی است، به‌دست می‌آید.

• قیمت:

روغن سویای اپوکسی اغلب نیاز به مصرف بیشتری نسبت به روغن DOP دارد، اما در شرایطی که قیمت روغن DOP به اندازه‌ای بالا رفته و مسائل بهداشتی اولویت دارند، اقتصادی‌تر و مقرون به صرفه‌تر است.

3) DOA :

• دوز مصرف :

در مورد روغن DOA، عدد SF یا نسبت جایگزینی آن برابر با 0.93 می‌باشد، به این معنا که برای دستیابی به اثر مشابه با DOP، نیاز به مصرف کمتری از DOA وجود دارد و مقدار مصرف آن تقریباً 0.07٪ کمتر از مقدار مصرف DOP است.

• بهداشتی بودن :

DOA بدلیل ساختار آدیپاتی خود نسبت به روغن  DOPتمایل کمتری به مهاجرت دارد و به عنوان جایگزینی که اغلب در کاربرد های بهداشتی و محیط هایی که دمای آنها پایین (10-) درجه سانتی گراد است انتخاب می‌شود.

• قیمت :

DOA به دلیل ویژگی‌های خاص خود، مناسب برای محصولاتی است که نیاز به عملکرد در دماهای پایین دارند. همچنین، این ترکیب شیمیایی از خانواده آدیپاتیک بوده و در مقایسه با DOP که از خانواده فتالیک ها تشکیل شده، قیمت بالاتری دارد.

4) Epoxy Fatty Acid Methyl Ester(EFAME )

• دوز مصرف :

EFAME به طور کلی تأثیر نرم‌کنندگی بیشتری نسبت به DOP دارد. به عبارت دقیق‌تر، نسبت جایگزینی (SF) آن برابر با  0.9 است، که تقریباً 10% کمتر از مقدار DOP می‌باشد. این به معنای این است که برای دستیابی به اثر نرم‌کنندگی مشابه با DOP، نیاز به مصرف کمتری از EFAME داریم.

• بهداشتی بودن :

EFAME به عنوان جایگزینی بدون فتالات و دوست دار محیط زیست برای DOP شناخته می‌شود به دلیل مهاجرت کمتر، نگرانی‌های بهداشتی کمتر و قابلیت تجزیه‌پذیری اغلب در کاربرد های بهداشتی از اهمیت بالایی برخوردار است.

• قیمت :

  EFAME در مقایسه با DOP به عنوان یک پلاستی سایزر، تفاوت‌هایی دارد که شامل مهاجرت کمتر، دوز مصرف کمتر، بهداشتی‌تر بودن، و قیمت مناسب‌تر می‌شود. اما تنها اختلافی که ممکن است در مورد EFAME نسبت به DOP وجود داشته باشد، رنگ متمایل به زرد روشن آن است، این مورد در کاربردهایی که رنگ پلاستی سایزر اهمیت زیادی ندارد، EFAME را به عنوان یک گزینه بسیار مناسب معرفی می‌نماید.