O que é um plastificante no PVC?

O cloreto de polivinil (PVC) é um dos plásticos mais amplamente produzidos e versáteis do mundo. No entanto, em sua forma pura, o PVC é um material rígido e quebradiço. Para desbloquear todo o seu potencial e expandir suas aplicações, plastificantes são incorporados. Um plastificante é um aditivo, tipicamente um éster orgânico de alto ponto de cozinha, que é misturado com um polímero para melhorar sua flexibilidade, trabalhabilidade e extensibilidade. No contexto do PVC, os plastificantes transformam fundamentalmente suas propriedades físicas, tornando -o macio, flexível e muito mais adaptável para uma vasta gama de produtos.

O mecanismo de plastificação

O núcleo da estrutura do PVC consiste em longas cadeias de polímero. Em PVC rígido, essas cadeias são fortemente embaladas e mantidas juntas por fortes forças intermoleculares, principalmente interações dipolo-dipolo devido às ligações polares de carbono-cloro. Quando um plastificante é adicionado, suas moléculas se intercalam entre essas cadeias de polímero de PVC. Essa inserção aumenta efetivamente o volume livre dentro da matriz polimérica e enfraquece as forças intermoleculares que mantêm as correntes unidas.

Esse efeito de "lubrificação" permite que as cadeias de PVC se movam mais livremente depois uma da outra a temperaturas mais baixas e com menos força externa. Consequentemente, a temperatura de transição vítrea ( $T_g$ ) do PVC é reduzido. O $T_g$ é a temperatura abaixo da qual um polímero se torna duro e quebradiço, e acima do qual se torna mais borracha e flexível. Ao abaixar o $T_g$ , os plastificantes permitem que o PVC permaneça flexível e viável à temperatura ambiente e até a temperaturas abaixo de zero, dependendo do tipo e da concentração do plastificante.

Funções principais e benefícios dos plastificantes em PVC

A adição de plastificantes ao PVC fornece vários benefícios críticos:

• Maior flexibilidade e suavidade: Essa é a função mais proeminente, permitindo que o PVC seja usado em aplicações que requerem dobrabilidade, como cabos, mangueiras e filmes.

• Processabilidade aprimorada: Os plastificantes reduzem a viscosidade de fusão do PVC, facilitando o processo durante a extrusão, calendário, moldagem por injeção e outras técnicas de fabricação. Isso se traduz em mais temperaturas de processamento e consumo de energia.

• Extensibilidade e elasticidade aprimoradas: O PVC plastificado pode ser esticado e deformado sem quebrar, o que é essencial para aplicações como couro sintético, tecidos revestidos e tubos médicos.

• Fragilidade reduzida: Eles impedem que o material quebre ou quebre sob impacto ou em baixas temperaturas.

• Durabilidade e longevidade: Ao transmitir flexibilidade, os plastificantes podem contribuir para a durabilidade geral e a vida útil dos produtos de PVC em vários ambientes.

• Maior clareza e acabamento superficial: Em alguns casos, os plastificantes podem melhorar a transparência e a estética da superfície dos produtos de PVC.

Tipos de plastificantes usados em PVC

Historicamente, os plastificantes mais comuns para PVC têm sido ftalatos , particularmente ftalato de di- (2-etilhexil) (DEHP ou DOP) e ftalato de diononyil (DINP). No entanto, crescentes preocupações ambientais e de saúde levaram a uma diversificação de tipos de plastificantes.

As categorias comuns de plastificantes incluem:

• Ftalatos: Enquanto alguns ftalatos de alto peso molecular (como DINP, DIDP, DPHP) ainda são amplamente utilizados, seu uso em certas aplicações sensíveis (por exemplo, brinquedos, dispositivos médicos) é restrito ou sendo eliminado devido a possíveis efeitos à saúde.

• Tereftalatos: Como o tereftalato de dioctil (DOTP ou DEHT), geralmente usado como alternativa aos ftalatos, oferecendo desempenho semelhante com um perfil toxicológico mais favorável.

• Adipados: Como o dioctil adipato (DOA), conhecido por uma boa flexibilidade de baixa temperatura.

• Trimellitates: São plastificantes de peso molecular mais altos que oferecem excelente permanência e baixa volatilidade, tornando-os adequados para aplicações de alta temperatura, como isolamento de fios e cabos.

• Citratos: Freqüentemente usado em aplicações sensíveis, como embalagem de alimentos e dispositivos médicos devido à sua baixa toxicidade. Exemplos incluem citrato de trietil (TEC) e citrato de tributil (TBC).

• Óleo de soja epoxidado (ESBO): Um plastificante biológico que também atua como um estabilizador secundário de calor no PVC.

• Plastificantes poliméricos: Ésteres de alto peso molecular que oferecem excelente permanência e resistência à extração, tornando -os adequados para bens duráveis e ambientes exigentes. No entanto, eles são menos eficientes em plastificantes do que os plastificantes monoméricos.

• Plastificantes biológicos e sustentáveis: Uma categoria emergente com foco em recursos renováveis, impulsionada pela consciência ambiental e pelas pressões regulatórias.

A seleção de um plastificante específico ou mistura de plastificantes depende das propriedades desejadas do produto final de PVC, condições de processamento, custo, requisitos regulatórios e considerações ambientais.

Considerações na seleção e uso de plastificantes

Escolher o plastificante certo para um aplicativo de PVC envolve uma interação complexa de fatores:

• Eficiência: Quanto plastificante é necessário para atingir um nível de flexibilidade desejado?

• Permanência: Quão bem o plastificante permanece dentro da matriz de PVC ao longo do tempo, resistindo à migração, volatilização ou extração? Isso é crucial para o desempenho a longo prazo.

• Compatibilidade: O plastificante deve ser compatível com o PVC, o que significa que deve misturar bem e não "florescer" ou exalar da superfície.

• Flexibilidade de baixa temperatura: Para aplicações ao ar livre ou em climas frios, a capacidade do plastificante de manter a flexibilidade em baixas temperaturas é fundamental.

• Volatilização: A tendência do plastificante de evaporar a partir do PVC, o que pode levar ao endurecimento ao longo do tempo.

• Resistência à migração: A capacidade do plastificante permanecer dentro do PVC e não migrar para materiais adjacentes, o que pode causar viscosidade, manchas ou fragilos do PVC.

• Resistência química: Resistência a óleos, graxas e outros produtos químicos.

• Inflamabilidade: Alguns plastificantes podem afetar as características de inflamabilidade do PVC.

• Toxicidade e conformidade regulatória: A adesão aos regulamentos de saúde e segurança, principalmente para aplicações que envolvem contato com seres humanos, alimentos ou água.

• Custo: A viabilidade econômica é sempre um fator significativo nas aplicações industriais.

Em conclusão, os plastificantes são componentes indispensáveis na grande maioria das formulações de PVC, transformando um polímero inerentemente rígido em um material altamente versátil e adaptável. Sua seleção cuidadosa e incorporação precisa são fundamentais para alcançar as características de desempenho desejadas e garantir a longevidade e a segurança de inúmeros produtos de PVC que são parte integrante da vida moderna.