Plasticizer ใน PVC คืออะไร?

Polyvinyl Chloride (PVC) เป็นหนึ่งในพลาสติกที่ผลิตอย่างกว้างขวางและหลากหลายที่สุดในโลก อย่างไรก็ตามในรูปแบบที่บริสุทธิ์พีวีซีเป็นวัสดุที่แข็งและเปราะ เพื่อปลดล็อกศักยภาพอย่างเต็มที่และขยายแอปพลิเคชัน พลาสติก มีการรวมเข้าด้วยกัน Plasticizer เป็นสารเติมแต่งโดยทั่วไปจะเป็นเอสเตอร์อินทรีย์จุดเดือดสูงซึ่งผสมกับพอลิเมอร์เพื่อปรับปรุงความยืดหยุ่นความสามารถในการทำงานและการขยายความสามารถ ในบริบทของพีวีซีพลาสติกจะเปลี่ยนคุณสมบัติทางกายภาพโดยพื้นฐานทำให้มันนุ่มยืดหยุ่นและปรับตัวได้มากขึ้นสำหรับผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย

กลไกการทำให้เป็นพลาสติก

แกนกลางของโครงสร้างของพีวีซีประกอบด้วยโซ่พอลิเมอร์ยาว ใน PVC ที่เข้มงวดโซ่เหล่านี้จะถูกบรรจุอย่างแน่นหนาและจัดขึ้นโดยกองกำลังระหว่างโมเลกุลที่แข็งแกร่งส่วนใหญ่ปฏิสัมพันธ์ไดโพลไดโพลเนื่องจากพันธะคาร์บอนคลอรีนขั้วโลก เมื่อเพิ่มพลาสติไซเซอร์โมเลกุลของมันจะกระจายตัวเองระหว่างโซ่พอลิเมอร์พีวีซีเหล่านี้ การแทรกนี้จะเพิ่มปริมาณอิสระภายในเมทริกซ์พอลิเมอร์อย่างมีประสิทธิภาพและทำให้แรงระหว่างโมเลกุลลดลงซึ่งถือโซ่เข้าด้วยกัน

เอฟเฟกต์ "การหล่อลื่น" นี้ช่วยให้โซ่พีวีซีสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระมากขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่าและมีแรงภายนอกน้อยลง ดังนั้นอุณหภูมิการเปลี่ยนแก้ว ( $T_{ก}$ ) ของพีวีซีลดลง ที่ $T_{ก}$ คืออุณหภูมิด้านล่างซึ่งพอลิเมอร์แข็งและเปราะและเหนือกว่าซึ่งมันจะกลายเป็นยางและยืดหยุ่นมากขึ้น โดยการลด $T_{ก}$ พลาสติกทำให้พีวีซีสามารถยืดหยุ่นและทำงานได้ที่อุณหภูมิห้องและแม้กระทั่งที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ขึ้นอยู่กับประเภทและความเข้มข้นของพลาสติไซเซอร์

ฟังก์ชั่นหลักและประโยชน์ของพลาสติกในพีวีซี

การเพิ่มพลาสติกไปยังพีวีซีให้ประโยชน์ที่สำคัญหลายประการ:

• เพิ่มความยืดหยุ่นและความนุ่มนวล: นี่เป็นฟังก์ชั่นที่โดดเด่นที่สุดทำให้ PVC สามารถใช้ในแอปพลิเคชันที่ต้องการความสามารถในการโค้งงอเช่นสายเคเบิลท่อและภาพยนตร์

• ความสามารถในการประมวลผลที่ดีขึ้น: พลาสติกลดความหนืดละลายของพีวีซีทำให้ง่ายต่อการประมวลผลในระหว่างการอัดขึ้นรูปปฏิทินการฉีดขึ้นรูปและเทคนิคการผลิตอื่น ๆ สิ่งนี้แปลว่าอุณหภูมิการประมวลผลที่ลดลงและการใช้พลังงาน

• เพิ่มความยืดหยุ่นและความยืดหยุ่น: พีวีซีพลาสติกสามารถยืดและเปลี่ยนรูปได้โดยไม่ต้องแตกหักซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานเช่นหนังสังเคราะห์ผ้าเคลือบและท่อทางการแพทย์

• ลดความเปราะบาง: พวกเขาป้องกันไม่ให้วัสดุแตกหรือแตกภายใต้ผลกระทบหรือที่อุณหภูมิต่ำ

• ความทนทานและอายุยืน: ด้วยการให้ความยืดหยุ่นพลาสติกสามารถนำไปสู่ความทนทานโดยรวมและอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์พีวีซีในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย

• ปรับปรุงความชัดเจนและพื้นผิวเสร็จแล้ว: ในบางกรณีพลาสติกสามารถเพิ่มความโปร่งใสและความสวยงามพื้นผิวของผลิตภัณฑ์พีวีซี

ประเภทของพลาสติกที่ใช้ในพีวีซี

ในอดีตพลาสติกที่พบมากที่สุดสำหรับพีวีซีได้รับ phthalates โดยเฉพาะอย่างยิ่ง di- (2-ethylhexyl) phthalate (dehp หรือ dop) และ diisononyl phthalate (DINP) อย่างไรก็ตามปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมและสุขภาพที่เพิ่มขึ้นนำไปสู่ความหลากหลายของประเภทพลาสติไซเซอร์

หมวดหมู่ทั่วไปของพลาสติกรวมถึง:

• phthalates: ในขณะที่ phthalates น้ำหนักโมเลกุลสูง (เช่น DINP, DIDP, DPHP) ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายการใช้งานของพวกเขาในการใช้งานที่ละเอียดอ่อน (เช่นของเล่นอุปกรณ์การแพทย์) ถูก จำกัด หรือถูกยกเลิกเนื่องจากผลกระทบต่อสุขภาพที่อาจเกิดขึ้น

• terephthalates: เช่น Dioctyl terephthalate (DOTP หรือ DEHT) มักจะใช้เป็นทางเลือกแทน phthalates นำเสนอประสิทธิภาพที่คล้ายคลึงกันพร้อมกับพิษวิทยาที่ดีกว่า

• adipates: เช่น Dioctyl Adipate (DOA) ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีว่ามีความยืดหยุ่นอุณหภูมิต่ำ

• trimellitates: สิ่งเหล่านี้เป็นพลาสติกที่มีน้ำหนักโมเลกุลที่สูงขึ้นซึ่งให้ความคงทนที่ยอดเยี่ยมและความผันผวนต่ำทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงเช่นลวดและฉนวนสายเคเบิล

• citrates: มักใช้ในการใช้งานที่ละเอียดอ่อนเช่นบรรจุภัณฑ์อาหารและอุปกรณ์การแพทย์เนื่องจากความเป็นพิษต่ำ ตัวอย่าง ได้แก่ Triethyl Citrate (TEC) และ Tributyl citrate (TBC)

• น้ำมันถั่วเหลืองอีพอกซิเดชั่น (ESBO): พลาสติไซเซอร์ที่ใช้ชีวภาพซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันความร้อนรองในพีวีซี

• พลาสติกโพลีเมอร์: เอสเทอร์น้ำหนักโมเลกุลสูงที่มีความคงทนและความต้านทานต่อการสกัดที่ยอดเยี่ยมทำให้เหมาะสำหรับสินค้าที่ทนทานและสภาพแวดล้อมที่ต้องการ อย่างไรก็ตามพวกเขามีประสิทธิภาพน้อยกว่าพลาสติกพลาสติกมากกว่าพลาสติกโมโนเมอร์

• พลาสติกที่มีพื้นฐานทางชีวภาพและยั่งยืน: หมวดหมู่ที่เกิดขึ้นใหม่มุ่งเน้นไปที่ทรัพยากรทดแทนซึ่งขับเคลื่อนด้วยจิตสำนึกด้านสิ่งแวดล้อมและแรงกดดันด้านกฎระเบียบ

การเลือกพลาสติไซเซอร์เฉพาะหรือการผสมผสานของพลาสติกขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่ต้องการของผลิตภัณฑ์พีวีซีขั้นสุดท้ายเงื่อนไขการประมวลผลค่าใช้จ่ายข้อกำหนดด้านกฎระเบียบและการพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อม

ข้อควรพิจารณาในการเลือกพลาสติไซเซอร์และการใช้งาน

การเลือกพลาสติไซเซอร์ที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันพีวีซีเกี่ยวข้องกับการทำงานร่วมกันที่ซับซ้อนของปัจจัย:

• ประสิทธิภาพ: ต้องใช้พลาสติไซเซอร์เท่าไหร่เพื่อให้ได้ระดับความยืดหยุ่นที่ต้องการ?

• ความคงทน: พลาสติไซเซอร์อยู่ในเมทริกซ์พีวีซีได้ดีเพียงใดเมื่อเวลาผ่านไปการต่อต้านการย้ายถิ่นการระเหยหรือการสกัด? นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการปฏิบัติงานระยะยาว

• ความเข้ากันได้: พลาสติไซเซอร์จะต้องเข้ากันได้กับพีวีซีซึ่งหมายความว่าควรผสมให้เข้ากันได้ดีและไม่ "บาน" หรือคายออกจากพื้นผิว

• ความยืดหยุ่นอุณหภูมิต่ำ: สำหรับการใช้งานกลางแจ้งหรือผู้ที่อยู่ในสภาพอากาศเย็นความสามารถของพลาสติไซเซอร์ในการรักษาความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำนั้นเป็นสิ่งสำคัญ

• การระเหย: แนวโน้มของพลาสติไซเซอร์ที่จะระเหยออกจากพีวีซีซึ่งสามารถนำไปสู่การแข็งตัวเมื่อเวลาผ่านไป

• ความต้านทานการย้ายถิ่น: ความสามารถของพลาสติไซเซอร์ที่จะอยู่ในพีวีซีและไม่ย้ายเข้าไปในวัสดุที่อยู่ติดกันซึ่งอาจทำให้เกิดความเหนียวย้อมสีหรือการยอมรับของพีวีซี

• ความต้านทานสารเคมี: ความต้านทานต่อน้ำมันจาระบีและสารเคมีอื่น ๆ

• ความไวไฟ: พลาสติกบางตัวอาจส่งผลกระทบต่อลักษณะการติดไฟของพีวีซี

• ความเป็นพิษและการปฏิบัติตามกฎระเบียบ: การปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านสุขภาพและความปลอดภัยโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการติดต่อกับมนุษย์อาหารหรือน้ำ

• ค่าใช้จ่าย: ความมีชีวิตทางเศรษฐกิจเป็นปัจจัยสำคัญในการใช้งานอุตสาหกรรมเสมอ

โดยสรุปแล้วพลาสติกเป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในสูตรพีวีซีส่วนใหญ่เปลี่ยนพอลิเมอร์ที่เข้มงวดโดยเนื้อแท้ให้กลายเป็นวัสดุที่หลากหลายและปรับตัวได้สูง การเลือกอย่างรอบคอบและการรวมตัวกันอย่างแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญยิ่งในการบรรลุคุณสมบัติประสิทธิภาพที่ต้องการและทำให้มั่นใจว่าอายุยืนและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์พีวีซีนับไม่ถ้วนซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของชีวิตสมัยใหม่