Le DOP est traditionnellement utilisé commeplastifiant à usage généralpour le PVC. Cependant, en raison de problèmes de toxicité, il est en voie de disparition dans de nombreux pays et interdit pour les produits en PVC à des fins alimentaires et sanitaires.
Parmi les plastifiants non phtalates, les plastifiants citrates qui sontles esters d'acide citrique,sont de sérieux prétendants au remplacement du DOP.
Les plastifiants d'origine biologique sont des additifs polymères destinés à améliorer la flexibilité, la douceur, la maniabilité et la volatilité des matériaux plastifiés.
Ceux-ci sont basés sur des ressources renouvelables et produits à partir de matières premières végétales telles que l'huile de soja, de palme, de ricin,les citrates,l'acide stéarique et l'amidon.
Les plastifiants d'origine biologique sont largement utilisés dans les formulations de PVC.
Avantages des plastifiants citratés :
Les plastifiants citrates sont appréciés car ils sont"produits naturels",qui peut avoircontenu biosourcé élevé(selon la façon dont ils sont fabriqués) et ils ontfaible toxicité,même s'ils coûtent plus cher.
Les plastifiants citrates offrent une meilleure biodégradabilité et moins d’effets secondaires biochimiques.
Les poches de sang et les poches de sang multiples fabriquées à partir de tels matériaux en film PVC plastifié au citrate ont une teneur élevée en O.2transmissibilité et résister à la rupture à basse température.
Les plastifiants au citrate sont utilisés dans les produits d’emballage alimentaire, les films alimentaires et les applications médicales.
Il peut également être utilisé pour augmenter la vitesse de gélification des plastisols PVC.
Les citrates sont utilisés dans les jouets produits par le procédé plastisol.
Les esters de l'acide citrique sont également utilisés comme inhibiteurs de mousse.
Les citrates sont compatibles avec les polymères comme le PVC, le PVA, le PVB, le polypropylène.
Comment sont fabriqués les plastifiants citratés ?
L'acide citrique est un produit naturelacide tribasiqueet porte ungroupe hydroxyle, ce qui nuit à sa compatibilité avec le PVC. Cependant, il constitue une matière première unique pour les plastifiants.
Les plastifiants citrates sont fabriqués en faisant réagir de l'acide citrique avec des alcools (ROH), ayant différents groupes R (alkyle). Ainsi:
Les esters de citrate partiels (avec groupe OH libre disponible) sont utiles comme plastifiants
Cependant, l'acide citriquegroupe hydroxyle isoléaltère la compatibilité du PVC.
Cet inconvénient est supprimé par acétylation du groupe OH.
Qu'est-ce que l'acétylation et quels en sont les avantages ?
Dans la réaction d'acétylation, l'atome d'hydrogène d'un groupe alcool est remplacé par un groupe acétyle.(CH3C=O),à cause de quoil'ester se forme.
Les produits formés lors de l'acétylation sont constitués d'une fonction acétoxy AcO ou OAc,(CH3C=O)-O-qui diffère du groupe acétyle par la présence d'un atome d'oxygène supplémentaire.
Acétylation du plastifiant citrateaméliore son efficacité, résistance à la traction et allongement à la rupture.
De plus, il ne favorise pas la croissance fongique.
Les réactions d'acétylation pour l'ATBC sont les suivantes1:
Acide citrique + 3 n-Butanol ➔ citrate de tri -n-butyle(à confirmer)+ 3H2Ô
Citrate de tri-n-butyle + Anhydride acétique ➔ Citrate de tri-n-butyle acétyl.(ATBC)
Quelle longueur de chaîne de plastifiant citrate est bonne ?
Le citrate de triéthyle de faible poids moléculaire est utilisé dans les produits cosmétiques et de soins personnels.
Mohan S. Mahal et al (Bayer Corp.) ont rapporté que les plastifiants préférés pour le PVC comprennent les triesters de l'acide citrique ou l'acide citrique acylé et4 à 10 alcools carbonéstels que le citrate d'acétyle tributyle, le citrate de n-butyryle tri-n-hexyle et le citrate d'acétyle tri-n-octyle ou décyle.
Les citrates de poids moléculaire plus élevé comme le citrate d'acétyle tri-n-hexyle (ATHC) et le citrate de n-butyl tri-n-hexyle sont recommandés pour les dispositifs médicaux, tels que les poches de sang et les tubes.
Les citrates de poids moléculaire plus élevé sontplus permanentmais moins efficace que le DEHP.
Quels citrates sont généralement utilisés pour plastifier le PVC ?
Tous les citrates ne conviennent pas au PVC.
La volatilité diminue avec l'augmentation des atomes de carbone.
Le citrate de tributyle acétylé a trouvé une utilisation limitée dans le PVC en raison de ses propriétés inférieures à basse température et de sa résistance aux extractions aqueuses.
Certains des produits utilisés dans les formulations vinyliques sont :
Le citrate d'acétyle tri-n-butyle est recommandé pour les jouets pour enfants, les emballages alimentaires, les tubes de boissons et les doublures de couronnes de casque.
Le citrate d’acétyle tri-n-hexyle est recommandé pour les dispositifs médicaux.
Le citrate de n-Butyl tri-n-hexyl est également recommandé pour les dispositifs médicaux.
Certains des inconvénients des plastifiants citratés sont :
La volatilité est élevée,
Citratemanque de permanenceet par conséquent, ne sont pas utilisés dans des applications résilientes telles que les câbles, les revêtements de sol ou les toitures.
Ils induisentplus de buéedans les applications cinématographiques.