DOP è tradizionalmente usato come aplastificante per uso generaleper PVC. Tuttavia, a causa di problemi di tossicità, in molti paesi è in via di estinzione ed è vietato per i prodotti in PVC utilizzati in applicazioni alimentari e sanitarie.
Tra i plastificanti non ftalati, i plastificanti citrati lo sonoesteri dell'acido citrico,sono forti contendenti per sostituire la DOP.
I plastificanti a base biologica sono additivi polimerici destinati a migliorare la flessibilità, la morbidezza, la lavorabilità e la volatilità dei materiali plastificati.
Si basano su risorse rinnovabili e sono prodotti con materie prime vegetali come soia, palma, olio di ricino,citrati,acido stearico e amido.
I plastificanti di origine biologica sono ampiamente utilizzati nelle formulazioni di PVC.
Vantaggi dei plastificanti al citrato:
I plastificanti citrati sono apprezzati perché lo sono“prodotti naturali”,che potrebbe averealto contenuto di origine biologica(a seconda di come sono fatti) e lo hannobassa tossicità,anche se costano di più.
I plastificanti al citrato offrono una migliore biodegradabilità e minori effetti collaterali biochimici.
Le sacche per sangue e le sacche multiple per sangue realizzate con tali materiali in pellicola di PVC plastificato con citrato hanno un alto contenuto di O2trasmissibilità e resistenza alla rottura a basse temperature.
I plastificanti al citrato sono utilizzati nei prodotti per l'imballaggio alimentare, nella pellicola trasparente e nelle applicazioni mediche.
Può essere utilizzato anche per aumentare la velocità di gelificazione dei plastisol in PVC.
I citrati sono utilizzati nei giocattoli prodotti mediante il processo plastisol.
Gli esteri dell'acido citrico vengono utilizzati anche come inibitori della schiuma.
I citrati sono compatibili con polimeri come PVC, PVA, PVB, polipropilene.
Come vengono prodotti i plastificanti citrati?
L'acido citrico è un prodotto naturaleacido tribasicoe porta agruppo ossidrile, che ne compromette la compatibilità con il PVC. Tuttavia, funge da materia prima unica per i plastificanti.
I plastificanti al citrato sono prodotti facendo reagire l'acido citrico con alcoli (ROH), aventi diversi gruppi R (alchilici). Così:
Gli esteri citrati parziali (con gruppo OH libero disponibile) sono utili come plastificanti
Tuttavia, l'acido citricogruppo ossidrile solitariocompromette la compatibilità con il PVC.
Questo inconveniente viene eliminato mediante acetilazione del gruppo OH.
Cos’è l’acetilazione e quali sono i vantaggi?
Nella reazione di acetilazione, l'atomo di idrogeno di un gruppo alcolico viene sostituito con un gruppo acetile(CAP3C=O),a causa di ciòsi forma l'estere.
I prodotti formati durante l'acetilazione sono costituiti da un gruppo funzionale acetossi AcO o OAc,(CAP3C=O)-O-che differisce dal gruppo acetile per la presenza di un atomo di ossigeno aggiuntivo.
Acetilazione del plastificante citratone migliora l'efficienza, resistenza alla trazione e allungamento a rottura.
Inoltre, non supporta la crescita dei funghi.
Le reazioni di acetilazione per ATBC sono le seguenti1:
Quale lunghezza della catena del plastificante citrato è buona?
Il trietil citrato a basso peso molecolare viene utilizzato nei prodotti cosmetici e per la cura personale.
Mohan S. Mahal et al (Bayer Corp.) hanno riferito che i plastificanti preferiti per il PVC includono trimestri di acido citrico o acido citrico acilato e4 – 10 alcoli di carboniocome acetil tributil citrato, n-butirril tri-n-esil citrato e acetil tri-n-ottil o decil citrato.
I citrati con peso molecolare più elevato come l'acetil tri-n-esil citrato (ATHC) e il n-butil tri-n-esil citrato sono consigliati per i dispositivi medici, come sacche per sangue e tubi.
I citrati a peso molecolare più elevato lo sonopiù permanentema meno efficiente del DEHP.
Quali citrati vengono generalmente utilizzati per plastificare il PVC?
Non tutti i citrati sono adatti al PVC.
La volatilità si riduce con l'aumento degli atomi di carbonio.
Il tri butil citrato acetilato ha trovato un uso limitato nel PVC a causa delle proprietà inferiori alle basse temperature e della resistenza alle estrazioni acquose.
Alcuni dei prodotti utilizzati nelle formulazioni viniliche sono:
L'acetil tri-n-butil citrato è consigliato per giocattoli per bambini, involucri alimentari, tubi per bevande e rivestimenti per corone di caschi.
L'acetil tri-n-esil citrato è raccomandato per i dispositivi medici.
Il n-butile tri-n-esil citrato è consigliato anche per i dispositivi medici.
Alcuni degli svantaggi dei plastificanti al citrato sono:
La volatilità è elevata
Citratimancanza di permanenzae pertanto non sono impiegati in applicazioni resilienti come cavi, pavimentazioni o coperture.