Spiegazione del diottil adipato: cos'è, cosa fa e dove viene utilizzato

Cos'è realmente il diottil adipato

Il diottil adipato, comunemente abbreviato in DOA, è un estere sintetico prodotto facendo reagire l'acido adipico con il 2-etilesanolo. Il suo nome chimico completo è bis (2-etilesil) adipato e appare nella documentazione tecnica sotto entrambi i nomi in modo intercambiabile. Il composto ha un numero CAS di 103-23-1, che è il riferimento che vedrai sulle schede dati di sicurezza e sulla documentazione di importazione/esportazione in tutto il mondo.

A temperatura ambiente, DOA è un liquido limpido, oleoso, con bassa viscosità e un odore caratteristico molto debole. È praticamente insolubile in acqua ma si mescola facilmente con la maggior parte dei solventi organici e dei polimeri, il che è proprio ciò che lo rende utile nelle applicazioni industriali. Il suo peso molecolare è di circa 370,57 g/mol e il suo punto di ebollizione supera i 210°C a pressione ridotta, conferendogli una buona stabilità termica in un ampio intervallo di lavorazione.

A differenza di alcuni plastificanti realizzati su misura per un singolo sistema polimerico, il diottil adipato è sufficientemente versatile da funzionare con diversi tipi di resina, sebbene sia ampiamente utilizzato con il cloruro di polivinile (PVC). La sua depressione della temperatura di transizione vetrosa relativamente bassa, il che significa che mantiene i materiali flessibili anche a temperature ben al di sotto dello zero, è la proprietà che lo distingue dalle alternative a base di ftalati nelle applicazioni a basse temperature.

Come funziona il DOA come plastificante

Per capire perché diottil adipato il plastificante è apprezzato, aiuta a capire cosa fanno i plastificanti in generale. I polimeri come il PVC nel loro stato non modificato sono rigidi e fragili: le loro lunghe catene molecolari sono strettamente legate e resistono al movimento. Un plastificante funziona inserendosi tra queste catene, aumentando la spaziatura intermolecolare, riducendo le forze che tengono insieme le catene e consentendo loro di scorrere l'una sull'altra più liberamente. Il risultato è un materiale più morbido e flessibile senza modificare la chimica fondamentale del polimero.

DOA svolge questa funzione particolarmente bene alle basse temperature. La maggior parte dei plastificanti mantengono la flessibilità in condizioni ambientali ma diventano rigidi quando la temperatura diminuisce. La struttura dell'estere adipato del diottil adipato ha un punto di scorrimento naturalmente basso (circa -67°C) e una bassa temperatura di transizione vetrosa, che si traduce direttamente in prodotti finiti che rimangono morbidi e lavorabili in ambienti di conservazione frigorifera, applicazioni invernali all'aperto o contesti di imballaggio refrigerati. Ciò rende DOA il plastificante preferito ovunque la flessibilità alle basse temperature sia un requisito di specifica piuttosto che una cosa piacevole da avere.

La concentrazione alla quale viene utilizzato il DOA varia tipicamente da 20 a 60 parti per cento di resina (phr), a seconda del livello di flessibilità target e degli altri additivi nella formulazione. A livelli di carico più elevati, nel tempo può verificarsi una certa migrazione verso la superficie, motivo per cui i formulatori spesso combinano il DOA con un plastificante primario che ha una migliore permanenza, utilizzando l'estere adipato per conferire flessibilità senza sostenere da solo l'intero carico di plastificante.

Principali proprietà fisiche e chimiche

Avere i dati giusti a portata di mano quando si specifica o si acquista l'adipato diottilico previene costose discrepanze nella formulazione. La tabella seguente riassume le proprietà più importanti a cui fanno riferimento regolarmente acquirenti, formulatori e team di controllo qualità.

Industrie e applicazioni che si affidano all'adipato diottilico

La sostanza chimica DOA trova impiego in una gamma di mercati finali più ampia di quanto inizialmente molti acquirenti si aspettano. La sua combinazione di flessibilità alle basse temperature, compatibilità moderata con il PVC e profilo tossicologico relativamente pulito rispetto ai plastificanti ftalati più vecchi ha aperto le porte a diversi settori regolamentati.

Imballaggi alimentari e pellicole trasparenti

Uno degli usi più significativi del diottil adipato è nella pellicola trasparente in PVC e nelle pellicole a contatto con gli alimenti. Lo stato di approvazione del DOA ai sensi di varie normative sul contatto alimentare, tra cui FDA 21 CFR negli Stati Uniti e le corrispondenti normative UE, lo rende uno dei pochi plastificanti che possono essere legalmente utilizzati nelle pellicole che entrano direttamente in contatto con alimenti grassi o oleosi. Anche in questo caso il profilo di flessibilità al freddo è fondamentale, poiché l’imballaggio alimentare passa abitualmente dalla temperatura ambiente ad ambienti refrigerati o congelati senza perdere le sue proprietà di elasticità e aderenza.

Isolamento di fili e cavi

I fili elettrici e i rivestimenti dei cavi che devono funzionare in ambienti esterni freddi, come cavi automobilistici, prolunghe esterne e cavi industriali a bassa temperatura, spesso incorporano il plastificante DOA come parte del composto in PVC. Gli standard per i cablaggi automobilistici, in particolare, spesso specificano i requisiti dei test di piegatura a freddo e di impatto a freddo che i plastificanti per uso generale non superano, mentre le formulazioni contenenti DOA superano con margine. Viene comunemente utilizzato insieme a DINP o DIDP per bilanciare i costi e le prestazioni a basse temperature.

Pelle artificiale e tessuti rivestiti

I tessuti rivestiti in PVC utilizzati nella tappezzeria, negli interni automobilistici, nei bagagli e nell'abbigliamento esterno richiedono un sistema plastificante che mantenga il rivestimento elastico alle temperature estreme incontrate da questi prodotti. L'adipato diottilico viene utilizzato in queste applicazioni sia per il suo contributo di flessibilità sia perché aiuta lo strato di rivestimento a legarsi in modo più uniforme durante il processo di rivestimento con coltello su rullo o calandra. Nello specifico dei rivestimenti dei sedili automobilistici, la combinazione di resistenza alle crepe da freddo e resistenza all'estrazione da parte degli oli della pelle rende il DOA un'inclusione standard nelle ricette dei composti.

Dispositivi medici e tubi

Sebbene il DEHP abbia storicamente dominato le applicazioni mediche del PVC, il crescente controllo normativo sugli ftalati ha spinto i formulatori a valutare alternative. Il bis (2-etilesil) adipato è stato studiato e utilizzato in alcune formulazioni di tubi medici e sacche per sangue, in particolare nei mercati in cui ai dispositivi medici si applicano restrizioni sugli ftalati. Il suo destino biologico relativamente favorevole e la minore attività estrogenica rispetto al DEHP lo rendono un candidato che vale la pena valutare, sebbene qualsiasi uso medico richieda test approfonditi di biocompatibilità ai sensi della norma ISO 10993 o standard equivalenti.

Adesivi, sigillanti e rivestimenti speciali

Oltre al PVC, il DOA trova applicazione come coadiuvante tecnologico e modificatore di flessibilità nei rivestimenti acrilici, nei sigillanti poliuretanici e in alcune lacche nitrocellulosiche. In questi sistemi funziona meno come un tradizionale plastificante polimerico e più come un modificatore reattivo o non reattivo che regola la durezza del film, riduce le fessurazioni a basse temperature e migliora l'applicazione in condizioni ambientali fredde. I formulatori che lavorano su sigillanti per l'edilizia in climi freddi spesso scoprono che piccole aggiunte di diottil adipato estendono significativamente la finestra della temperatura di applicazione.

Adipato diottilico rispetto ad altri plastificanti comuni

La scelta tra i plastificanti raramente è una decisione semplice. Il costo, lo stato normativo, la compatibilità, la permanenza e i requisiti prestazionali specifici dell'applicazione contribuiscono tutti alla selezione. Il confronto riportato di seguito riguarda i plastificanti più comunemente valutati insieme al DOA.

La tabella chiarisce che DOA occupa una nicchia specifica: supera la maggior parte delle alternative in termini di flessibilità a freddo, gode di uno status normativo accettabile, ma segue alcuni concorrenti in termini di permanenza. Questo è il motivo per cui appare spesso come plastificante secondario nei sistemi miscelati piuttosto che come unico plastificante in un composto.

Considerazioni su manipolazione, conservazione e sicurezza

Il diottil adipato ha un profilo di sicurezza relativamente favorevole rispetto a molti prodotti chimici industriali, ma si applicano comunque pratiche corrette di manipolazione e stoccaggio che dovrebbero essere seguite in modo coerente.

Requisiti di archiviazione

• Conservare in contenitori ermeticamente chiusi, lontano dalla luce diretta del sole e da fonti di calore. La temperatura di conservazione consigliata è compresa tra 5°C e 40°C.
• Utilizzare contenitori in acciaio inossidabile, acciaio al carbonio o polietilene ad alta densità. Evitare i contenitori in PVC per la conservazione a lungo termine, poiché il DOA può estrarre gradualmente i plastificanti dal contenitore stesso.
• La durata di conservazione in condizioni di conservazione adeguate è generalmente di 24 mesi dalla data di produzione. Controllare il valore di acidità e l'indice di colore prima di utilizzare materiale invecchiato.

Protezione personale durante la movimentazione

• Si consigliano guanti in nitrile e occhiali di sicurezza per la manipolazione di routine. Il liquido non è acutamente tossico per contatto con la pelle, ma è necessario evitare un'esposizione ripetuta e prolungata.
• In aree scarsamente ventilate o durante la lavorazione riscaldata (composizione, estrusione), utilizzare la ventilazione di scarico locale. I vapori alle temperature di lavorazione non devono superare i limiti di esposizione professionale specificati nella relativa SDS.
• Il DOA non è classificato come cancerogeno o tossico per la riproduzione secondo gli attuali standard HazCom dell'UE CLP o dell'OSHA statunitense: un vantaggio normativo significativo rispetto al DEHP e a molti altri plastificanti ftalati.

Note ambientali e di smaltimento

Il DOA è moderatamente biodegradabile e presenta una bassa tossicità acquatica acuta, ma il rilascio nei corsi d'acqua dovrebbe comunque essere evitato. Lo smaltimento deve seguire le normative locali per i rifiuti chimici organici. Nella maggior parte delle giurisdizioni, la DOA contaminata può essere incenerita presso una struttura autorizzata. Le fuoriuscite sul terreno dovrebbero essere scavate e smaltite come rifiuti chimici anziché lasciate lisciviare.

Cosa controllare quando si acquista l'adipato diottilico

La variazione della qualità tra i fornitori di DOA è reale e può influire in modo significativo sulle prestazioni della formulazione. Gli acquirenti che acquistano adipato diottilico per la prima volta, o che cambiano fornitore, devono verificare i seguenti parametri prima di approvare una nuova fonte per l'uso produttivo.

• Purezza (contenuto di esteri): Il DOA di alta qualità dovrebbe avere un contenuto di esteri pari al 99% o superiore. I gradi di purezza inferiore possono contenere alcol non reagito o acido adipico, che influiscono sulla compatibilità e possono causare opacità nei composti di PVC trasparente.
• Valore di acidità: Dovrebbe essere inferiore a 0,10 mg KOH/g. Un valore di acidità più elevato indica una reazione incompleta o un degrado durante lo stoccaggio, che può causare instabilità del composto in PVC e influire sul consumo dello stabilizzante termico.
• Colore (APHA o Hazen): Da incolore a giallo molto pallido, tipicamente inferiore a 30 APHA per la qualità standard e inferiore a 15 APHA per la qualità premium. Lo scorrimento del colore durante la lavorazione è segno di impurità.
• Contenuto d'acqua: Inferiore allo 0,1% mediante titolazione Karl Fischer. L'umidità nel plastificante causa problemi di lavorazione nella composizione del PVC e può influenzare le prestazioni dei sistemi di stabilizzazione termica dello stagno o del calcio-zinco.
• Certificazione per il contatto alimentare: Se la DOA viene utilizzata in applicazioni a contatto con gli alimenti, richiedi la documentazione che confermi la conformità alla FDA 21 CFR 181.27 o al Regolamento UE 10/2011 (e relative modifiche), a seconda del mercato di riferimento. Non tutti i gradi commerciali portano questa documentazione.
• Documentazione di conformità Reach/RoHS: Per i prodotti destinati all'UE o alle catene di fornitura dell'elettronica, richiedi le dichiarazioni REACH SVHC e le lettere di conformità RoHS come parti standard del pacchetto di qualificazione del fornitore.