DOP wordt traditioneel gebruikt als eenweekmaker voor algemeen gebruikvoor PVC. Vanwege toxiciteitsproblemen is het echter in veel landen op weg om te verdwijnen en is het verboden voor PVC-producten in voedsel- en gezondheidstoepassingen.
Onder de niet-ftalaatweekmakers vallen de citraatweekmakers welesters van citroenzuur,zijn sterke kanshebbers om DOP te vervangen.
Biogebaseerde weekmakers zijn polymeeradditieven bedoeld voor het verbeteren van de flexibiliteit, zachtheid, verwerkbaarheid en vluchtigheid van de weekgemaakte materialen.
Deze zijn gebaseerd op hernieuwbare grondstoffen en geproduceerd uit plantaardige grondstoffen zoals sojabonen, palmolie, ricinusolie,citraten,stearinezuur en zetmeel.
De biogebaseerde weekmakers worden veel gebruikt in PVC-formuleringen.
Voordelen van citraatweekmakers:
Citraatweekmakers worden gewaardeerd omdat ze dat zijn“natuurlijke producten”,die kan hebbenhoog biobased gehalte(afhankelijk van hoe ze gemaakt zijn) en dat hebben ze ooklage toxiciteit,ook al kosten ze meer.
Citraatweekmakers bieden een betere biologische afbreekbaarheid en minder biochemische bijwerkingen.
Bloedzakken en meerdere bloedzakken gemaakt van dergelijke met citraat geplastificeerde PVC-filmmaterialen hebben een hoge O2doorlaatbaarheid en bestand zijn tegen breuk bij lage temperaturen.
Citraatweekmakers worden gebruikt in voedselverpakkingsproducten, huishoudfolie en medische toepassingen.
Het kan ook worden gebruikt om de geleringssnelheid in PVC-plastisolen te verhogen.
Citraten worden gebruikt in speelgoed dat wordt geproduceerd via het plastisolproces.
Esters van citroenzuur worden ook gebruikt als schuimremmers.
Citraten zijn compatibel met polymeren zoals PVC, PVA, PVB en polypropyleen.
Hoe worden citraatweekmakers vervaardigd?
Citroenzuur komt van nature voortribasisch zuuren draagt eenhydroxylgroep, wat de compatibiliteit met PVC schaadt. Het fungeert echter als een unieke grondstof voor weekmakers.
Citraatweekmakers worden vervaardigd door citroenzuur te laten reageren met alcoholen (ROH), met verschillende R (alkyl) groepen. Dus:
Gedeeltelijke citraatesters (waarbij een vrije OH-groep beschikbaar is) zijn bruikbaar als weekmakers
Echter, citroenzuureenzame hydroxylgroepschaadt de PVC-compatibiliteit.
Dit nadeel wordt opgeheven door acetylering van de OH-groep.
Wat is acetylering en wat zijn de voordelen?
Bij een acetyleringsreactie wordt het waterstofatoom van een alcoholgroep vervangen door een acetylgroep(CH3C=O),waardoorester wordt gevormd.
De producten die tijdens de acetylering worden gevormd, bestaan uit een functionele acetoxygroep AcO of OAc,(CH3C=O)-O-die verschilt van de acetylgroep door de aanwezigheid van een extra zuurstofatoom.
Acetylering van citraatweekmakerverbetert de efficiëntie ervan, treksterkte en rek bij breuk.
Bovendien ondersteunt het de schimmelgroei niet.
De acetyleringsreacties voor ATBC zijn als volgt1:
Tri-ethylcitraat met een laag molecuulgewicht wordt gebruikt in cosmetische en persoonlijke verzorgingsproducten.
Mohan S. Mahal et al (Bayer Corp.) rapporteerden dat weekmakers die de voorkeur hebben voor PVC tri-esters van citroenzuur of geacyleerd citroenzuur en4 – 10 koolstofalcoholenzoals acetyltri-butylcitraat, n-butyryltri-n-hexylcitraat en acetyltri-n-octyl- of decylcitraat.
Citraten met een hoger molecuulgewicht, zoals acetyl tri-n-hexylcitraat (ATHC) en n-butyl tri-n-hexylcitraat, worden aanbevolen voor medische hulpmiddelen, zoals bloedzakken en slangen.
Citraten met een hoger molecuulgewicht zijn dat welmeer permanentmaar minder efficiënt dan DEHP.
Welke citraten worden doorgaans gebruikt voor het weekmaken van PVC?
Niet alle citraten zijn geschikt voor PVC.
De volatiliteit neemt af naarmate het aantal koolstofatomen toeneemt.
Geacetyleerd tributylcitraat is beperkt gebruikt in PVC vanwege de inferieure eigenschappen bij lage temperaturen en de weerstand tegen waterige extracties.
Enkele van de producten die in vinylformuleringen worden gebruikt zijn:
Acetyltri-n-butylcitraat wordt aanbevolen voor kinderspeelgoed, voedselverpakkingen, drankslangen en helmkroonvoeringen.
Acetyltri-n-hexylcitraat wordt aanbevolen voor medische hulpmiddelen.
n-Butyl tri-n-hexylcitraat wordt ook aanbevolen voor medische hulpmiddelen.
Enkele nadelen van citraatweekmakers zijn:
De volatiliteit is hoog,
citratengebrek aan duurzaamheiden worden daarom niet gebruikt in veerkrachtige toepassingen zoals kabels, vloeren of dakbedekking.