DINP Ftalatul de diisononil explicat: ce este, cum este utilizat și ce ar trebui să știți

Ce este DINP (ftalatul de diisononil)?

DINP, sau ftalatul de diisononil, este un ester ftalat cu greutate moleculară mare utilizat în principal ca plastifiant - o substanță adăugată polimerilor, cel mai frecvent clorură de polivinil (PVC), pentru a le face mai flexibile, durabile și mai ușor de procesat. Denumirea sa chimică completă este acid 1,2-benzendicarboxilic, ester diisononil și poartă numărul CAS 28553-12-0 (izomeri amestecați) sau 68515-48-0 pentru forma amestecată de calitate comercială. Formula moleculară este C ₂₆ H ₄₂ O ₄ , iar greutatea sa moleculară este de aproximativ 418,6 g/mol.

La temperatura camerei, DINP este un lichid uleios, limpede până la ușor galben, cu volatilitate foarte scăzută și solubilitate minimă în apă. Aceste caracteristici fizice sunt esențiale pentru utilitatea sa: volatilitatea scăzută înseamnă că nu se evaporă rapid din produsele finite, în timp ce compatibilitatea sa cu PVC la nivel molecular îi permite să fie încorporat la niveluri de încărcare ridicate - depășind uneori 50 de părți la suta de rășină (phr) - fără să înflorească sau să migreze la suprafață în condiții normale de utilizare. Este unul dintre cei mai produși plastifianți din lume, consumul global fiind măsurat în sute de mii de tone metrice anual.

Cum funcționează DINP ca plastifiant în PVC

Pentru a înțelege de ce DINP Ftalat de diisononil este atât de utilizat pe scară largă, încât ajută să înțelegem ce fac de fapt plastifianții la nivel molecular. PVC neplastifiat (uPVC sau PVC rigid) este un material fragil, dur, care s-ar crăpa sau s-ar sparge în multe condiții de utilizare din lumea reală. Atunci când un plastifiant precum DINP este amestecat în PVC în timpul procesării, moleculele sale se introduc între lanțurile polimerice, crescând volumul liber dintre lanțuri, reducând forțele intermoleculare și scăzând temperatura de tranziție sticloasă (Tg) a materialului. Rezultatul este un compus flexibil, cauciucat, care poate fi îndoit, întins și comprimat fără a se rupe.

DINP este clasificat ca un plastifiant de uz general, ceea ce înseamnă că funcționează fiabil într-o gamă largă de temperaturi și condiții de procesare fără a necesita manipulare specială. Este compatibil cu o gamă largă de stabilizatori secundari, umpluturi și pigmenți utilizați în compoziția PVC, ceea ce îl face versatil pentru formulatori. Greutatea sa moleculară relativ mare în comparație cu plastifianții mai vechi de ftalați, cum ar fi DEHP (ftalat de dietilhexil, MW ~ 390 g/mol) contribuie la rate mai scăzute de migrare în produsele finite și la o presiune mai scăzută a vaporilor în timpul procesării, ceea ce reduce expunerea lucrătorilor la plastifiant în aer în timpul producției.

Proprietăți fizice și chimice cheie

Aplicații industriale primare ale ftalatului de diisononil

Plastifiantul DINP se găsește într-o gamă extraordinar de largă de produse finite din industria construcțiilor, auto, bunuri de larg consum și sârmă și cablu. Combinația sa de performanță, procesabilitate și eficiență a costurilor îl face alegerea preferată pentru multe aplicații flexibile din PVC, unde sunt necesare o durată lungă de viață și proprietăți mecanice bune.

Izolarea și învelișul firelor și cablurilor

Una dintre cele mai mari utilizări finale ale DINP este în aplicațiile de sârmă și cablu. Izolația flexibilă din PVC și compușii de înveliș plastifiați cu DINP oferă flexibilitatea necesară pentru ca cablurile să fie îndoite, direcționate și instalate fără crăpare, oferind, de asemenea, proprietăți bune de izolare electrică, rezistență la flacără atunci când sunt combinate cu sisteme stabilizatoare adecvate și rezistență la îmbătrânirea termică de-a lungul deceniilor de viață. Firele de construcții, cablurile pentru aparate, cablajele auto și cablurile de telecomunicații folosesc în mod obișnuit compuși din PVC plastifiat DINP.

Pardoseli și acoperiri de pereți

Pardoseala de vinil - inclusiv plăci de vinil de lux (LVT), plăci de compoziție de vinil (VCT), foi de vinil și covor cu suport de vinil - se bazează în mare măsură pe DINP ca plastifiant atât în stratul de uzură, cât și în straturile de suport. Plastifiantul trebuie să rămână stabil și să nu migreze pe durata de viață de 10-30 de ani a pardoselii, să reziste la extracția plastifiantului de către agenți de curățare și ceară pentru podea și să mențină flexibilitatea pe o gamă largă de temperaturi. DINP îndeplinește bine toate aceste cerințe, motiv pentru care domină acest segment de aplicații. Tapetul de perete din vinil utilizează în mod similar formulări din PVC plastificat cu DINP.

Componente interioare auto

Sectorul auto este un consumator major de ftalat de diisononil, în special pentru componentele ornamentelor interioare, inclusiv tablourile de bord, panourile ușilor, materialele scaunelor și cablajele de sârmă de sub capotă. PVC-ul flexibil de calitate auto trebuie să-și mențină flexibilitatea și aspectul în timpul variațiilor extreme de temperatură - de la -40 ° C în timpul depozitării de iarnă la peste 100 ° C în interiorul unei mașini parcate în timpul verii - fără a se crăpa, a aburi parbrizul de la degajare sau a emite mirosuri neplăcute. Presiunea scăzută de vapori și greutatea moleculară mare a DINP îl fac mult mai potrivit pentru aplicațiile interioare auto decât plastifianții cu greutate moleculară mai mică.

Țesături acoperite și piele artificială

Țesăturile acoperite cu PVC - utilizate în tapițeria mobilierului, husele marine, copertinele, prelatele și accesoriile de modă - sunt de obicei plastifiate cu DINP la încărcări de 50-80 phr pentru a obține moliciunea și draperia dorite. Învelișul trebuie să rămână suplu și fără crăpături pe parcursul anilor de îndoire, expunere la UV și curățare. Țesăturile acoperite cu plastificări DINP acceptă, de asemenea, texturile de suprafață bine în timpul calandrării, ceea ce permite producătorilor să creeze modele convingătoare de granulație a pielii și alte finisaje de suprafață pe material.

Alte aplicații notabile

• Furtunuri de grădină și tuburi de irigare: DINP oferă flexibilitatea și rezistența UV necesare pentru produsele cu tuburi din PVC pentru exterior, care trebuie să supraviețuiască ani de utilizare în aer liber.
• Etanșări, garnituri și burlane: Compușii din PVC plastifiat cu DINP sunt utilizați la etanșările pentru ferestre și uși, etanșări ale îmbinărilor de țevi și etanșări ale caroseriei auto, unde rezistența la compresiune pe termen lung este importantă.
• Plastizoluri și organosoluri: DINP este utilizat ca plastifiant primar în plastisolurile din PVC - dispersii lichide de rășină PVC în plastifiant - utilizat pentru acoperiri sub caroserie, acoperiri de țesături și produse din spumă turnată.
• încălțăminte: Tălpile turnate prin injecție din PVC și fecioarele de sandale folosesc de obicei DINP pentru a obține flexibilitatea și durabilitatea necesare la un cost economic.

DINP vs. DEHP și alți plastifianți: diferențe cheie

Înțelegerea unde se află DINP în peisajul mai larg al plastifianților este importantă atât pentru formulatori care iau decizii tehnice, cât și pentru echipele de achiziții care navighează cerințele de reglementare. Cea mai importantă comparație este între DINP și DEHP (di(2-etilhexil) ftalat), deoarece DINP a fost adoptat pe scară largă ca înlocuitor pentru DEHP atunci când DEHP a fost supus presiunii de reglementare pe multe piețe.

Principala concluzie din această comparație este că DINP ocupă o poziție de mijloc puternică: o poziție de reglementare mai bună și o migrație mai mică decât DEHP, performanță comparabilă cu DIDP, cu economie de procesare puțin mai bună și costuri mai mici decât alternativele de specialitate fără ftalați precum DINCH. Pentru majoritatea aplicațiilor PVC flexibile de uz general în afara utilizărilor finale extrem de sensibile (jucării pentru copii, contact cu alimente, dispozitive medicale), DINP rămâne o alegere solidă din punct de vedere tehnic și practică comercial pe majoritatea piețelor.

Statutul de reglementare al DINP în întreaga lume

Peisajul de reglementare pentru ftalatul de diisononil variază considerabil în funcție de regiune și aplicație. Spre deosebire de DEHP, DBP și BBP — care sunt clasificate ca substanțe foarte îngrijorătoare (SVHC) în conformitate cu EU REACH din cauza toxicității pentru reproducere — DINP nu a fost clasificat ca SVHC pentru uz general. Cu toate acestea, este supus unor restricții de utilizare specifice în anumite aplicații, în special în produsele pentru copii.

Uniunea Europeană (EU REACH)

Conform EU REACH Anexa XVII (Intrarea 51), DINP este limitat la o concentrație maximă de 0,1% din greutate în jucării și articole de îngrijire a copiilor care pot fi introduse în gură de către copii. Această restricție a fost introdusă deoarece copiii care iau în gură jucăriile moi din PVC pot ingera plastifiant și, în ciuda profilului toxicologic mai bun al DINP în comparație cu DEHP, autoritățile de reglementare au aplicat o restricție de precauție acestei categorii. Pentru toate celelalte aplicații din UE, DINP nu este supus restricțiilor de concentrare conform REACH, deși în timpul producției se aplică linii directoare standard privind expunerea la locul de muncă.

Statele Unite ale Americii

În Statele Unite, Legea pentru îmbunătățirea siguranței produselor de consum (CPSIA) din 2008 a interzis permanent DEHP, DBP și BBP în jucăriile pentru copii și articolele de îngrijire a copiilor peste 0,1% și a impus o restricție provizorie asupra DINP, DIDP și DnOP la același prag de 0,1%, în așteptarea revizuirii de către Comisia pentru Siguranța Produselor de Consum (CPSC). În urma unei revizuiri cuprinzătoare de către Grupul consultativ pentru pericole cronice (CHAP), CPSC a stabilit în 2017 că DINP utilizat în jucăriile care pot fi introduse în gură de către copiii sub 3 ani ar trebui să rămână limitat la 0,1%. Pentru toate celelalte aplicații de consum și industriale din SUA, nu există limite federale de concentrație asupra DINP, deși Propunerea 65 din California listează DINP ca o substanță chimică cunoscută de stat pentru a provoca cancer, necesitând etichete de avertizare adecvate pentru produsele vândute în California.

Alte Piete

• China: GB 6675 (standard național de siguranță al jucăriilor) restricționează ftalații, inclusiv DINP, la 0,1% în jucăriile destinate copiilor sub 3 ani și în jucăriile care pot fi introduse în gură. Utilizarea industrială nu este restricționată.
• Canada: Legea privind siguranța produselor de consum din Canada restricționează ftalații, inclusiv DINP, în jucăriile moi din vinil și articolele de îngrijire a copiilor la 1.000 mg/kg (0,1%). Aplicațiile non-jucării și industriale nu sunt restricționate la nivel federal.
• Japonia: DINP este listat conform Legii de control al substanțelor chimice din Japonia (CSCL) și este supus cerințelor de raportare, dar nu este clasificat ca substanță restricționată pentru uz industrial general. Standardele de siguranță a jucăriilor se aliniază în linii mari cu normele internaționale.
• Coreea de Sud: Reglementările coreene privind siguranța jucăriilor restricționează DINP la 0,1% în jucării și produse de îngrijire a copiilor, în conformitate cu orientările OCDE. Sistemul K-REACH din Coreea necesită înregistrarea substanțelor produse sau importate peste volumele de prag.

Siguranță și toxicologie: ce spune știința despre DINP

Profilul de sănătate și siguranță al DINP a fost studiat pe larg de-a lungul mai multor decenii, determinat în mare parte de preocupările cu privire la clasa ftalaților de substanțe chimice în urma controlului de reglementare al DEHP. Concluzia generală din ponderea dovezilor științifice este că DINP are un profil toxicologic substanțial diferit și mai favorabil decât ftalații toxici pentru reproducere (DEHP, DBP, BBP), care este baza științifică primară pentru tratamentul său de reglementare diferit pe majoritatea piețelor.

Toxicitate pentru reproducere și dezvoltare

Cea mai importantă problemă de sănătate asociată istoric cu plastifianții cu ftalați a fost perturbarea endocrină - în special, capacitatea anumitor ftalati de a reduce producția de testosteron la fetușii de sex masculin în curs de dezvoltare, afectând potențial dezvoltarea organelor reproductive. Studiile au arătat în mod constant că DEHP și DBP prezintă acest efect anti-androgenic la modelele animale la niveluri de doză relevante. DINP, prin contrast, nu a demonstrat activitate anti-androgenă semnificativă în protocoalele standard de testare a toxicității reproductive. Comitetul științific al UE pentru toxicologie (SCT) și CHAP din SUA au concluzionat că DINP nu demonstrează aceeași toxicitate pentru reproducere, care afectează sistemul endocrin, ca ftalații de mare îngrijorare reglementați, motiv pentru care nu a fost clasificat ca SVHC pentru toxicitate pentru reproducere în conformitate cu REACH.

Carcinogenitate

Studiile cu doze mari la animale (în primul rând la rozătoare) au arătat că DINP poate induce tumori hepatice la șobolani și șoareci la niveluri foarte mari de expunere alimentară. Cu toate acestea, mecanismul prin care se întâmplă acest lucru - proliferarea peroxizomilor în celulele hepatice de rozătoare - este recunoscut pe scară largă de către toxicologi ca un fenomen specific rozătoarelor care nu apare la oameni prin aceeași cale. Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului (IARC) nu a clasificat DINP drept cancerigen uman. Listarea din Propunerea 65 din California a DINP ca cancerigen se bazează în principal pe aceste date despre rozătoare și aplică un standard de precauție conservator care nu necesită dovezi ale carcinogenității umane.

Expunerea lucrătorilor și siguranța muncii

Deoarece DINP are o presiune de vapori foarte scăzută și o volatilitate scăzută, expunerea aerului în timpul procesării este considerabil mai mică decât în cazul plastifianților cu lanț mai scurt. Practicile standard de igienă industrială – inclusiv ventilația locală prin evacuare la echipamentele de amestecare și procesare, utilizarea EIP adecvată în timpul manipulării directe și monitorizarea de rutină a aerului – sunt în general suficiente pentru a menține expunerea lucrătorilor mult sub limitele de expunere profesională. SDS (Fișa de date de siguranță) pentru plastifiant DINP de la producătorii importanți enumeră de obicei o limită de expunere profesională TWA de 8 ore de 5 mg/m³ (ca praf/ceață totală), în concordanță cu standardele generale de praf nociv.

Soarta mediului și ecotoxicologia ftalatului de diisononil

Comportamentul de mediu al DINP este modelat de proprietățile sale fizico-chimice: solubilitate foarte scăzută în apă, lipofilitate ridicată (log Kow ~ 8,8) și presiune scăzută de vapori. Aceste caracteristici înseamnă că DINP eliberat în mediu se împarte puternic în sol și sediment, mai degrabă decât să rămână în apă sau aer. Soarta și transportul său în mediu diferă de substanțele chimice mai solubile în apă în mai multe moduri importante.

• Biodegradare: DINP suferă o biodegradare semnificativă în sol și medii cu nămol activ. Studiile indică faptul că este în cele din urmă biodegradabil, degradarea primară (conversia în metaboliți) având loc relativ rapid în condiții aerobe. Cu toate acestea, rata de mineralizare completă variază în funcție de condițiile de mediu și de compoziția comunității microbiene.
• Toxicitate acvatică: DINP arată o toxicitate acută scăzută pentru acvatice în testele standard pe pești și nevertebrate, cu valori LC50 de obicei peste 1 mg/L - un prag care este dificil de atins în apă, având în vedere solubilitatea sa scăzută. Afinitatea sa mare de legare la sedimente și materia organică în suspensie reduce biodisponibilitatea acestuia pentru organismele acvatice în scenarii de mediu realiste.
• Bioacumulare: În ciuda log Kow-ului său mare, dimensiunea moleculară mare a DINP limitează absorbția acestuia prin membranele biologice. Studiile cu factorul de bioconcentrație (BCF) arată o bioacumulare relativ scăzută în pești, în comparație cu ceea ce ar fi prezis doar din log Kow, ceea ce reduce preocupările legate de bioamplificare prin lanțurile trofice acvatice.
• Sol și sediment: DINP se absoarbe puternic la materia organică din sol și sedimente, ceea ce îi limitează mobilitatea prin mediu, dar înseamnă și că poate persista în sedimente în apropierea surselor punctuale de deversare. Organismele care locuiesc în sedimente (nevertebrate bentonice) pot avea cea mai mare expunere ecologică.

Ghid de manipulare, depozitare și utilizare în siguranță pentru DINP

Pentru utilizatorii industriali ai plastifiantului DINP, manipularea și depozitarea corespunzătoare sunt importante atât pentru siguranță, cât și pentru menținerea calității produsului. DINP este un material cu pericol relativ scăzut în condiții normale de manipulare industrială, dar cele mai bune practici standard de manipulare a substanțelor chimice încă se aplică.

Recomandări de depozitare

DINP trebuie depozitat în recipiente ermetice - de obicei rezervoare sau bidoane din oțel carbon sau oțel inoxidabil - departe de agenți oxidanți puternici, baze puternice și surse de căldură. Temperatura recomandată de păstrare este între 10°C și 40°C. La temperaturi foarte scăzute, DINP poate deveni mai vâscos, ceea ce poate încetini operațiunile de pompare și transfer; Încălzirea ușoară (la cel mult 60°C) poate fi utilizată pentru a reduce vâscozitatea pentru transfer, dacă este necesar. Evitați depozitarea prelungită în recipiente din PVC, deoarece plastifiantul poate migra în pereții containerului, determinându-i să se înmoaie și să eșueze.

Echipament individual de protecție (EIP)

• Protecția pielii: Mănuși rezistente la substanțe chimice (se recomandă nitril sau neopren) trebuie purtate atunci când manipulați DINP în vrac pentru a preveni contactul prelungit cu pielea. Deși DINP nu este un iritant puternic al pielii, trebuie evitat contactul repetat sau prelungit.
• Protecția ochilor: Ochelarii de protecție cu ecrane laterale sau ochelari de protecție împotriva stropilor chimici trebuie purtați în timpul operațiunilor de transfer și amestecare pentru a proteja împotriva stropirii.
• Protectie respiratorie: În condiții normale de procesare, protecția respiratorie nu este în general necesară, având în vedere presiunea de vapori foarte scăzută a DINP. Cu toate acestea, dacă este posibilă generarea de ceață (de exemplu, în timpul operațiunilor de amestecare sau pulverizare de mare viteză), este adecvat un respirator cu jumătate de față cu cartușe combinate de vapori organici/P100.
• Răspuns la scurgere: Deversările trebuie absorbite cu material inert (nisip, vermiculit, pământ uscat) și colectate pentru eliminare. DINP este alunecos și creează un pericol semnificativ de alunecare pe podele. Preveniți scurgerile să ajungă la canale de scurgere, căi navigabile sau sol.

Când să alegeți DINP și când să luați în considerare alternative

DINP rămâne un plastifiant extrem de practic și solid din punct de vedere tehnic pentru majoritatea aplicațiilor PVC flexibile de uz general. Cu toate acestea, există situații specifice în care formulatorii și designerii de produse ar trebui să ia în considerare dacă un plastifiant alternativ le-ar satisface mai bine nevoile:

• Alegeți DINP când aveți nevoie de un plastifiant de uz general dovedit, rentabil, pentru sârmă și cablu, pardoseală, țesături acoperite, furtun de grădină, ornamente interioare auto sau profile industriale în care nu există restricții specifice privind conținutul de ftalați și stabilitatea performanței pe termen lung este o prioritate.
• Luați în considerare în schimb DINCH sau DOTP pentru jucării pentru copii, inele de dentiție, materiale care intră în contact cu alimentele sau dispozitive medicale în care se aplică restricțiile de precauție privind DINP și în care clientul, comerciantul sau organismul de reglementare preferă o substanță chimică non-ftalată sau alternativă de pe piața țintă.
• Luați în considerare DIDP în schimb pentru aplicații care necesită o stabilitate termică foarte ridicată, cum ar fi cablurile evaluate pentru serviciu continuu peste 90°C, unde greutatea moleculară mai mare a DIDP asigură o reținere pe termen lung din ce în ce mai bună la temperaturi ridicate.
• Luați în considerare plastifianții pe bază de bio (cum ar fi ESBO, uleiul de ricin acetilat sau adipații bio-derivați) atunci când poziționarea mărcii dvs. necesită conținut regenerabil sau când piața dvs. de utilizare finală se îndreaptă către declarații de materiale pe bază integrală. Rețineți că acestea necesită adesea ajustarea formulării pentru a obține performanțe echivalente cu DINP în PVC flexibil.
• Verificați conformitatea California Prop 65 înainte de a utiliza DINP în orice produs de consum vândut în California. Produsele care depășesc nivelul port sigur necesită avertismente de cancer Prop 65, pe care unele mărci preferă să le evite prin selecția plastifianților alternativi, indiferent de dezbaterea științifică de reglementare cu privire la riscul real de cancer al DINP pentru oameni.