Un fabricante de compuestos de PVC flexible necesita más que el eslogan publicitario de “alta compatibilidad, baja volatilidad”. Necesita conocer la viscosidad a 20 °C según el método de prueba, la presión de vapor en el contexto de la inhalación y el comportamiento de migración que predice el rendimiento del cable. El perfil de propiedades del DOP, de extremo a extremo, se muestra a continuación.
Estructura molecular e identidad química del DOP
El DOP es ftalato de bis(2-etilhexilo), CAS 117-81-7, con fórmula molecular C24H38O4 y peso molecular 390.56 g/mol. El nombre IUPAC es bis(2-etilhexil) benceno-1,2-dicarboxilato.
La molécula consiste en una estructura de ácido ftálico esterificada con dos brazos ramificados de 2-etilhexilo. Esta ramificación impide que las cadenas alquílicas se compacten, lo que mantiene la matriz de PVC plastificado móvil hasta aproximadamente -30 °C. Los grupos éster de ftalato polares anclan la molécula en las regiones polares amorfas del PVC a la temperatura de procesamiento; la compatibilidad con el PVC se deriva directamente de esta estructura.
Nota importante sobre la adquisición: la etiqueta DOP es ambigua. Estrictamente hablando, el ftalato de dioctilo podría referirse tanto al ftalato de bis(2-etilhexilo) (CAS 117-81-7, ramificado C8, que es el que envían los proveedores) como al ftalato de di-n-octilo (CAS 117-84-0, lineal C8, que rara vez se produce comercialmente). La ficha de materiales peligrosos CAMEO Chemicals de la NOAA indica 117-84-0, un CAS incorrecto para el producto comercial. Siempre verifique que el certificado de análisis del proveedor indique CAS 117-81-7.
Hoja de especificaciones y constantes físicas del DOP
La tabla de constantes físicas del DOP se interpreta mejor como una especificación de adquisición: valor, unidad y método ASTM o JIS. Los valores coinciden con las hojas de datos de los fabricantes Hanwha y Eastman, los datos de muestreo químico de la OSHA, el programa CAMEO de la NOAA y la ficha informativa sobre el DEHP en Wikipedia.
| Propiedad | Valor típico | Método |
|---|---|---|
| Densidad relativa (20 °C) | 0.985 ± 0.003 | JIS K-6751 |
| Viscosidad dinámica (20 °C) | 77-82 mPa·s | ASTM D445 |
| Punto de ebullición (1 atm) | 384-386 ° C | destilación |
| Punto de inflamación (copa cerrada) | 212 ° C | Setaflash CC |
| Presión de vapor (20 °C) | <0.013 a <1.33 Pa | (depende del método; véase la nota) |
| Índice de refracción (nD25) | 1.485 ± 0.003 | JIS K-6751 |
| Índice de acidez | ≤0.04 mg de KOH / g | JIS K-6751 |
| Pureza | ≥ 99.5% | GC |
| Volatilidad | ≤0.1 % en peso | JIS K-6751 |
| Punto de congelación | ~-50 °C | - |
| Solubilidad en agua (25 °C) | ~0.3 ppm | NIOSH |
| Constante dieléctrica (60 Hz) | ~ 5.2 | ASTM D150 |
Un detalle importante sobre la presión de vapor: la ficha técnica de Eastman indica <0.0001 torr (<0.013 Pa) a 20 °C, mientras que el NIOSH cita <0.01 mmHg (<1.33 Pa). La dispersión de 100× refleja las diferencias en los límites de detección de los métodos de medición. Para la evaluación de la exposición por inhalación de los trabajadores, utilice el límite superior publicado en lugar del límite inferior de la ficha técnica del fabricante.
La constante dieléctrica (~5.2 a 60 Hz) es alta para un plastificante debido al éster de ftalato polar. Esa polaridad es la razón por la que el PVC plastificado con DOP funciona para aplicaciones de PVC flexible de uso general pero pierde frente a las tecnologías DOTP y TOTM de menor polaridad a frecuencias y voltajes de servicio más altos.
Comportamiento térmico del DOP
El efecto térmico del DOP en un compuesto de PVC está determinado por tres parámetros: la temperatura de transición vítrea (Tg) que suprime, el punto de fragilidad del compuesto resultante y la pérdida de volatilidad durante el procesamiento térmico. El PVC puro tiene una Tg de alrededor de 80 °C; la adición de 50 phr de DOP reduce la Tg del compuesto a aproximadamente -20 a -30 °C, lo que confiere flexibilidad al PVC flexible. Por debajo del punto de fragilidad, la cubierta de cable plastificada con DOP se agrieta por impacto; para su uso a temperaturas de hasta -40 °C, la formulación se compone de un plastificante de baja temperatura como el DOA, no solo de DOP.
La volatilidad a temperatura de procesamiento se rige por el método de horno de aire caliente ASTM D1203. El DOP de grado industrial pierde aproximadamente entre un 1 y un 3 % en peso a 100 °C durante 24 horas en una lámina de PVC nueva. El brazo ramificado de 2-etilhexilo explica la posición relativa: las cadenas de éster lineales más largas C9/C10/C11 presentes en DINP, DIDP y DPHP se volatilizan menos a 100 °C que el DOP.
Estabilidad química y migración del DOP
El DOP es hidrolíticamente estable en almacenamiento neutro. Hanwha especifica una "vida útil prácticamente ilimitada" en envases cerrados por debajo de 40 °C, sin tener en cuenta la humedad, y la sustancia no reacciona en los rangos de temperatura de procesamiento de PVC de hasta ~190 °C.
Los dos modos de fallo que importan en servicio son la migración a una fase de contacto y la hidrólisis lenta del éster en condiciones ácidas o alcalinas. La migración sigue la norma ASTM D1239 y la batería de contacto con alimentos de la UE (simulantes A, B, C, D1, D2 de la UE 10/2011). El DOP es totalmente compatible con el PVC en concentraciones de aproximadamente 30-80 phr; por encima de 80 phr, el compuesto exuda el plastificante a la superficie, el "florecimiento" que se observa en cortinas de ducha viejas y suelos de vinilo antiguos. La migración a poliolefinas no es trivial: una junta flexible de PVC contra un recipiente de polietileno transfiere progresivamente el DOP al polietileno, lo que explica en parte por qué los envases flexibles aptos para uso alimentario han optado por el DOTP y los plastificantes de éster de citrato.
Donde las propiedades del DOP realmente deciden
El error más común que cometen los formuladores con DOP es leer los valores de las propiedades sin sus métodos. La presión de vapor a <0.0001 torr es un límite inferior típico del fabricante; <0.01 mmHg es un límite superior anclado por NIOSH. Ambos describen la misma molécula, y cualquier expediente regulatorio necesita el más alto. La densidad de 0.985 g/cm³ a 20 °C según JIS K-6751 es una línea de especificación de adquisición; una densidad "alrededor de 0.99" sin método no lo es.
Consulte la referencia CAS 117-81-7 en el próximo certificado de análisis. Solicite los números de método JIS K-6751 / ASTM D445 que respaldan cada valor de especificación. Luego, compare el perfil de propiedades con el entorno de servicio previsto antes de que la formulación entre en la línea de prueba.