A dioktil-adipát magyarázata: mi ez, mit csinál, és hol használják

Mi valójában a dioktil-adipát?

A dioktil-adipát – általában DOA-ként rövidítve – egy szintetikus észter, amelyet adipinsav és 2-etil-hexanol reagáltatásával állítanak elő. Teljes kémiai neve bisz(2-etilhexil)-adipát, és a műszaki dokumentációban mindkét néven felcserélhetően szerepel. A vegyület CAS-száma 103-23-1, amely a biztonsági adatlapokon és az import/export dokumentációkon látható hivatkozásként szerepel világszerte.

Szobahőmérsékleten a DOA tiszta, olajos folyadék, alacsony viszkozitású és nagyon halvány jellegzetes szagú. Gyakorlatilag vízben nem oldódik, de könnyen keveredik a legtöbb szerves oldószerrel és polimerrel, éppen ezért hasznos az ipari alkalmazásokban. Molekulatömege megközelítőleg 370,57 g/mol, forráspontja csökkentett nyomáson meghaladja a 210°C-ot, ami jó hőstabilitást biztosít széles feldolgozási tartományban.

Ellentétben néhány lágyítószerrel, amelyeket egyetlen polimer rendszerhez szabtak, a dioktil-adipát elég sokoldalú ahhoz, hogy többféle gyantatípuson működjön, bár legszélesebb körben a polivinil-kloriddal (PVC) használják. Viszonylag alacsony üvegesedési hőmérséklet-csökkenése – ami azt jelenti, hogy az anyagokat még jóval fagypont alatti hőmérsékleten is rugalmasan tartja – az a tulajdonság, amely megkülönbözteti a ftalát alapú alternatíváktól a hideg időjárási alkalmazásokban.

Hogyan működik a DOA lágyítóként?

Hogy megértsük, miért dioktil-adipát a lágyítót értékelik, ez segít megérteni, hogy a lágyítók általában mit csinálnak. Az olyan polimerek, mint a PVC, változatlan állapotukban merevek és törékenyek – hosszú molekulaláncaik szorosan össze vannak csomagolva, és ellenállnak a mozgásnak. A lágyító úgy működik, hogy beilleszti magát a láncok közé, növeli a molekulák közötti távolságot, csökkenti a láncokat összetartó erőket, és lehetővé teszi, hogy szabadabban csússzanak el egymás mellett. Az eredmény egy puhább, rugalmasabb anyag anélkül, hogy a polimer alapvető kémiája megváltozna.

A DOA ezt a funkciót különösen jól látja el alacsony hőmérsékleten. A legtöbb lágyító megőrzi rugalmasságát a környezeti feltételek mellett, de a hőmérséklet csökkenésével merevvé válik. A dioktil-adipát adipát-észter szerkezete természetesen alacsony dermedésponttal (körülbelül -67 °C) és alacsony üvegesedési hőmérséklettel rendelkezik, ami közvetlenül a késztermékekké válik, amelyek puhák és feldolgozhatók maradnak hidegen tárolt környezetben, kültéri téli alkalmazásokban vagy hűtött csomagolásban. Ez teszi a DOA-t a választott lágyítószerré mindenhol, ahol a hideghőmérsékletű rugalmasság inkább specifikációs követelmény, mintsem kellemes.

Az a koncentráció, amelyen a DOA-t használják, jellemzően 20-60 rész/száz gyanta (phr) között van, a megcélzott rugalmassági szinttől és a készítményben lévő egyéb adalékoktól függően. Magasabb terhelési szintek esetén idővel előfordulhat némi migráció a felszínre, ezért a készítők gyakran kombinálják a DOA-t egy jobb tartósságú elsődleges lágyítóval, az adipát-észtert használva a rugalmasság növelésére anélkül, hogy a teljes lágyítóterhelést egyedül viselnék.

Főbb fizikai és kémiai tulajdonságok

A megfelelő adatok rendelkezésre állása a dioktil-adipát meghatározásakor vagy beszerzésekor megakadályozza a költséges összetételbeli eltéréseket. Az alábbi táblázat összefoglalja azokat a legfontosabb tulajdonságokat, amelyekre a vásárlók, a készítők és a minőségellenőrző csoportok rendszeresen hivatkoznak.

Dioktil-adipátot használó iparágak és alkalmazások

A DOA vegyszert a végső piacok szélesebb körében találják felhasználásra, mint azt sok vásárló először várta. Az alacsony hőmérsékletű rugalmasság, a PVC-vel mérsékelt kompatibilitás és a régebbi ftalát lágyítókhoz képest viszonylag tiszta toxikológiai profil kombinációja számos szabályozott szektorban nyitott ajtót.

Élelmiszer-csomagoló és ragasztófóliák

A dioktil-adipát egyik legjelentősebb felhasználási területe a PVC ragasztófólia és élelmiszerekkel érintkező fólia. A DOA jóváhagyási státusza a különféle élelmiszerekkel érintkezésbe kerülő szabályozások szerint – beleértve az FDA 21 CFR-t az Egyesült Államokban és a megfelelő EU-szabályokat – azon kevés lágyítók egyikévé teszi, amelyek legálisan használhatók olyan filmekben, amelyek közvetlenül érintkeznek zsíros vagy olajos élelmiszerekkel. A hideg-flexibilitási profil itt is kritikus fontosságú, mivel az élelmiszer-csomagolások rutinszerűen szobahőmérsékletről hűtött vagy fagyasztott környezetbe kerülnek anélkül, hogy elveszítenék nyúlási és tapadó tulajdonságait.

Vezeték és kábel szigetelés

Az elektromos vezetékek és kábelek burkolatai, amelyeknek hideg kültéri környezetben is működniük kell – mint például az autók vezetékei, kültéri hosszabbítókábelek és alacsony hőmérsékletű ipari kábelek –, gyakran tartalmaznak DOA lágyítót a PVC-keverék részeként. Az autóipari kábelkötegekre vonatkozó szabványok gyakran előírják a hideghajlítási és hidegütési vizsgálati követelményeket, amelyek szerint az általános célú lágyítók nem működnek, míg a DOA-tartalmú készítmények korlátlanul megfelelnek. Általában a DINP vagy a DIDP mellett használják a költségek és a hideg időjárási teljesítmény egyensúlyára.

Mesterséges bőr és bevonatos szövetek

A kárpitozásban, az autók belső tereiben, a poggyászban és a felsőruházatban használt PVC-bevonatú szövetek lágyítórendszert igényelnek, amely rugalmasan tartja a bevonatot azokon a szélsőséges hőmérsékleteken, amelyekkel ezek a termékek találkoznak. A dioktil-adipátot ezekben az alkalmazásokban használják mind a rugalmassága miatt, mind pedig azért, mert elősegíti a bevonóréteg egyenletesebb kötődését a késsel áttekerhető vagy kalanderes bevonási folyamat során. Kifejezetten az autós üléshuzatok esetében a hidegrepedéssel szembeni ellenállás és a bőrolajjal szembeni ellenállás kombinációja teszi a DOA-t az összetett receptúrák szabványos elemévé.

Orvosi eszközök és csövek

Míg a DEHP történelmileg uralta az orvosi PVC-alkalmazásokat, a ftalátok körüli növekvő szabályozási ellenőrzés arra késztette a készítőket, hogy értékeljék az alternatívákat. A bisz(2-etil-hexil)-adipátot vizsgálták, és bizonyos orvosi csövekben és vértasakokban használták, különösen azokon a piacokon, ahol a ftalát korlátozások vonatkoznak az orvosi eszközökre. Viszonylag kedvező biológiai sorsa és a DEHP-hez képest alacsonyabb ösztrogén aktivitása miatt érdemes értékelni, bár minden orvosi felhasználáshoz alapos biokompatibilitási vizsgálat szükséges az ISO 10993 vagy azzal egyenértékű szabványok szerint.

Speciális ragasztók, tömítőanyagok és bevonatok

A PVC mellett a DOA feldolgozási segédanyagként és rugalmasság módosítóként is alkalmazható akril bevonatokban, poliuretán tömítőanyagokban és néhány nitrocellulóz lakkban. Ezekben a rendszerekben kevésbé működik hagyományos polimer lágyítóként, sokkal inkább reaktív vagy nem reakcióképes módosítóként, amely beállítja a film keménységét, csökkenti a repedést alacsony hőmérsékleten, és javítja az alkalmazást hideg környezeti feltételek mellett. A hideg éghajlatú építési tömítőanyagokkal dolgozó formulátorok gyakran azt tapasztalják, hogy kis mennyiségű dioktil-adipát hozzáadása jelentősen meghosszabbítja az alkalmazási hőmérsékleti ablakot.

Dioktil-adipát vs. egyéb gyakori lágyítók

A lágyítók közötti választás ritkán egyszerű döntés. A költségek, a szabályozási státusz, a kompatibilitás, az állandóság és az alkalmazás-specifikus teljesítménykövetelmények mind hozzájárulnak a kiválasztáshoz. Az alábbi összehasonlítás a DOA mellett leggyakrabban értékelt lágyítókra vonatkozik.

A táblázatból világossá válik, hogy a DOA egy meghatározott rést foglal el: a legtöbb alternatívát felülmúlja a hideg rugalmasság terén, elfogadható szabályozási státusszal rendelkezik, de az állandóság tekintetében lemarad néhány versenytársa mögött. Ez az oka annak, hogy gyakran másodlagos lágyítóként jelenik meg kevert rendszerekben, nem pedig egyetlen lágyítószerként egy keverékben.

Kezelési, tárolási és biztonsági szempontok

A dioktil-adipát viszonylag jóindulatú biztonsági profillal rendelkezik számos ipari vegyszerhez képest, de a megfelelő kezelési és tárolási gyakorlatok továbbra is érvényesek, és ezeket következetesen be kell tartani.

Tárolási követelmények

• Tárolja szorosan lezárt tartályokban, távol a közvetlen napfénytől és hőforrásoktól. Az ajánlott tárolási hőmérséklet 5°C és 40°C között van.
• Használjon rozsdamentes acél, szénacél vagy nagy sűrűségű polietilén tartályokat. Kerülje el a PVC-tartályokat a hosszú távú tároláshoz, mivel a DOA fokozatosan kivonhatja magából a tartályból a lágyítószereket.
• Az eltarthatóság megfelelő tárolási körülmények között általában a gyártástól számított 24 hónap. Az öregített anyag használata előtt ellenőrizze a savértéket és a színindexet.

Személyi védelem a kezelés során

• A rutinszerű kezeléshez nitril kesztyű és védőszemüveg ajánlott. A folyadék bőrrel érintkezve nem akut mérgező, de kerülni kell az ismételt, hosszan tartó expozíciót.
• Rosszul szellőző helyeken vagy fűtött feldolgozás (keverés, extrudálás) során helyi elszívást kell alkalmazni. A gőzök feldolgozási hőmérsékleten nem haladhatják meg a vonatkozó SDS-ben meghatározott foglalkozási expozíciós határértékeket.
• A DOA nem tartozik rákkeltő vagy szaporodási toxinok közé a jelenlegi EU CLP vagy US OSHA HazCom szabványok szerint – ez jelentős szabályozási előny a DEHP-vel és számos más ftalát lágyítószerrel szemben.

Környezetvédelmi és ártalmatlanítási megjegyzések

A DOA mérsékelten biológiailag lebontható, és alacsony akut vízi toxicitású, de a vízi utakba való kibocsátását továbbra is el kell kerülni. Az ártalmatlanítás során be kell tartani a szerves vegyi hulladékokra vonatkozó helyi előírásokat. A legtöbb joghatóságban a szennyezett DOA egy engedélyezett létesítményben elégethető. A talajra kiömlött anyagot ki kell ásni és vegyi hulladékként kell ártalmatlanítani, nem pedig kimosódni.

Mit kell ellenőrizni a dioktil-adipát beszerzésekor

A DOA beszállítók közötti minőségi eltérések valósak, és jelentősen befolyásolhatják a készítmény teljesítményét. A dioktil-adipátot először beszerző – vagy beszállítót váltó – vásárlóknak ellenőrizniük kell a következő paramétereket, mielőtt új forrást engedélyeznének gyártási célra.

• Tisztaság (észtertartalom): A kiváló minőségű DOA észtertartalmának legalább 99%-nak kell lennie. Az alacsonyabb tisztaságú termékek tartalmazhatnak el nem reagált alkoholt vagy adipinsavat, ami befolyásolja a kompatibilitást és homályosodást okozhat az átlátszó PVC-vegyületekben.
• Savérték: 0,10 mg KOH/g alatt kell lennie. A magasabb savérték tökéletlen reakciót vagy lebomlást jelez a tárolás során, ami a PVC vegyület instabilitását okozhatja és befolyásolhatja a hőstabilizátor fogyasztását.
• Szín (APHA vagy Hazen): Színtelentől a nagyon halványsárgáig, jellemzően 30 APHA alatt van a standard minőségben és 15 APHA alatt a prémium minőségben. A feldolgozás során fellépő színkúszás a szennyeződés jele.
• Víztartalom: 0,1% alatt Karl Fischer titrálással. A lágyítószerben lévő nedvesség feldolgozási problémákat okoz a PVC-keverékeknél, és befolyásolhatja az ón vagy kalcium-cink hőstabilizáló rendszerek teljesítményét.
• Élelmiszerrel érintkező tanúsítás: Ha a DOA-t élelmiszerrel érintkező alkalmazásokban használják, kérjen olyan dokumentációt, amely megerősíti az FDA 21 CFR 181.27-nek vagy a 10/2011-es EU-rendeletnek (és annak módosításainak) való megfelelést, a célpiactól függően. Nem minden kereskedelmi minőség tartalmazza ezt a dokumentációt.
• Reach/RoHS megfelelőségi dokumentáció: Az EU-ba vagy az elektronikai ellátási láncokba szánt termékek esetében kérjen REACH SVHC-nyilatkozatot és RoHS-megfelelőségi levelet a szállítói minősítési csomag szabványos részeként.