Le revêtement de sol en vinyle de votre cuisine, les tubulures utilisées pour les transfusions sanguines à l'hôpital, le jouet en plastique souple que votre enfant mâchouille : tous ces produits contiennent des plastifiants. Ces additifs chimiques rendent le plastique rigide flexible et malléable.
Pendant des décennies, les phtalates ont joué ce rôle prépondérant. Mais de plus en plus de preuves ont révélé un problème inquiétant : les phtalates ne restent pas emprisonnés dans le plastique. Ils se diffusent dans les produits qu’ils sont censés protéger et se retrouvent ainsi dans notre organisme, notre alimentation et notre environnement.
Les plastifiants sans phtalates offrent la même flexibilité et la même maniabilité que les phtalates, mais sans la structure chimique des orthophtalates qui est à l'origine de ces problèmes de santé spécifiques.
Que sont exactement les plastifiants sans phtalates ?
Les plastifiants sans phtalates sont des additifs qui améliorent la flexibilité et la maniabilité des plastiques sans utiliser d'esters de phtalate comme base chimique. Ils sont plutôt dérivés d'autres familles chimiques : esters d'acide adipique, esters d'acide citrique, structures cyclohexaniques et composés d'origine végétale.
La principale différence réside dans leur structure. Ils sont dépourvus du motif diester à cycle benzénique qui caractérise les phtalates et déclenche les perturbations endocriniennes qui leur sont associées.
Ces substances chimiques agissent de la même manière que les phtalates : elles s’insèrent entre les chaînes polymères et facilitent leur glissement les unes sur les autres. Il en résulte un plastique qui se plie et s’étire au lieu de se fissurer. Cependant, comme les molécules sans phtalate ont une structure différente, elles se décomposent souvent en différents métabolites. Nombre d’entre eux sont dépourvus des monoesters bioactifs qui rendent les métabolites de phtalate si problématiques pour la signalisation hormonale.
Types courants et leurs points forts
Téréphtalates (DOTP)
C'est le produit phare. Le téréphtalate de di(2-éthylhexyle), également appelé DEHT, est devenu le principal substitut à usage général du DEHP. Sa structure chimique est similaire à celle des phtalates, mais il contourne les restrictions réglementaires en modifiant un élément structural clé : le déplacement de la position ortho à la position para sur le cycle benzénique.
Ce léger changement signifie que ses produits de dégradation ne forment pas les mêmes intermédiaires bioactifs. Le DOTP offre une efficacité plastifiante similaire au DEHP, un rapport coût-efficacité raisonnable et une bonne stabilité thermique. Il est utilisé dans de nombreuses applications : revêtements de sol en vinyle, intérieurs automobiles et équipements médicaux.
Il existe des compromis : sa compatibilité avec le PVC est légèrement inférieure à celle du DEHP, et ses performances sont moyennes à températures extrêmes. Mais pour la plupart des usages courants, le DOTP est le choix le plus judicieux.
Citrates (ATBC)
L'acétyltributylcitrate remporte la palme de la sécurité. Dérivé de l'acide citrique, souvent obtenu par fermentation, il est en partie biosourcé.
Le profil toxicologique est remarquablement favorable : absence d’effets génotoxiques et de signaux cancérogènes, métabolisme et élimination rapides de l’organisme. La FDA approuve même l’ATBC comme additif alimentaire direct pour certaines applications. Ces propriétés en font un produit de choix. plastifiant C'est le matériau de prédilection pour tout ce qui entre en contact avec la bouche d'un enfant : anneaux de dentition, jouets, tours de lit. Il est tout aussi apprécié pour les matériaux en contact avec les aliments : films alimentaires, joints, revêtements de contenants.
Le hic ? Les citrates sont chers et leurs performances se dégradent à haute température. Ils se volatilisent facilement en milieu chaud, un phénomène appelé « formation de buée ». De ce fait, ils ne conviennent pas aux applications exigeant une stabilité à long terme ou une résistance à la chaleur, comme les tableaux de bord automobiles ou l’isolation des câbles industriels.
Cyclohexane Dicarboxylates (DINCH)
Voici ce qui se produit lorsque des chimistes prennent un phtalate et saturent son cycle benzénique avec de l'hydrogène, le transformant ainsi en une structure cyclohexanique. BASF a développé le diisononylcyclohexane-1,2-dicarboxylate spécifiquement pour les applications sensibles.
Le DINCH offre des performances similaires au DINP et au DEHP : une bonne flexibilité, un coût raisonnable et une large compatibilité. Sa structure cycloaliphatique résiste à la dégradation métabolique en composés problématiques, ce qui lui permet d’être autorisé pour une utilisation dans les dispositifs médicaux, les jouets et les matériaux en contact avec les aliments en Europe. Le cadre réglementaire européen l’a adopté pour ces applications en raison de son profil toxicologique favorable.
L'inconvénient : le poids moléculaire élevé du DINCH réduit son efficacité. Les formulateurs ont souvent besoin d'une quantité légèrement supérieure de DINCH pour obtenir la même douceur qu'avec les phtalates. De plus, bien que moins biodisponible que certaines alternatives, le DINCH présente une biodégradabilité limitée et persiste plus longtemps dans l'environnement que les options véritablement biosourcées.
adipates
Ce sont des esters de l'acide adipique, un diacide aliphatique à six atomes de carbone. L'adipate de dioctyle (DOA) et l'adipate de diisononyle (DINA) excellent dans un domaine spécifique : les basses températures.
Le PVC plastifié avec des adipates reste souple même à des températures de congélation, ce qui le rend idéal pour les joints de réfrigération, les produits pour temps froid et les applications à basse température.
Le compromis ? Les adipates sont volatils. Ils s’évaporent plus facilement et migrent plus rapidement du polymère que les phtalates. Cette volatilité et leur coût plus élevé expliquent qu’ils soient rarement utilisés comme plastifiant unique. On les mélange plutôt à d’autres additifs afin de compenser leurs inconvénients tout en tirant parti de leurs propriétés supérieures par temps froid.
Trimellitates (TOTM)
Le trimellitate de trioctyle est le champion incontesté de la résistance à la chaleur. Sa structure à trois esters agit comme un ancrage, fixant la molécule dans la matrice polymère avec une permanence exceptionnelle.
Le PVC plastifié TOTM résiste à des températures supérieures à 100 °C de manière continue sans perte significative de plastifiant. Cette performance fait du TOTM la référence pour les câbles automobiles de 105 °C, l'isolation de fils haute performance et les dispositifs médicaux exigeant une teneur en substances extractibles quasi nulle.
Le coût reflète cette spécialisation : le TOTM peut coûter de deux à trois fois plus cher que les phtalates standards. Son pouvoir plastifiant légèrement inférieur implique parfois des pourcentages de charge plus élevés. Utilisez les trimellitates lorsque des performances exceptionnelles justifient un coût exceptionnel.
Les benzoates
Ces esters d'acide benzoïque appartiennent à la catégorie des composés à fusion rapide. Le dibenzoate de dipropylène glycol et les composés apparentés sont de puissants solvants pour le PVC, ce qui signifie qu'ils le gélifient et le ramollissent rapidement.
Dans les unités de production, cela se traduit par des temps de traitement 30 % plus rapides qu'avec les phtalates classiques. Les benzoates excellent dans les plastisols PVC (revêtements, encres, sols). Ils confèrent une excellente résistance aux taches et une grande stabilité aux UV, ce qui les rend précieux pour les revêtements de sols et muraux.
Le hic : les monobenzoates s’évaporent facilement, ce qui limite leur utilisation à la modification de la viscosité ou à l’amélioration du pouvoir solvant. Les dibenzoates offrent une meilleure stabilité, mais au détriment de leur flexibilité à basse température. Ils sont cassants à froid. Les fabricants les mélangent presque toujours à d’autres plastifiants afin de bénéficier de leur rapidité de mise en œuvre tout en s’affranchissant de leurs limitations liées à la température.
Options d'origine biologique
Cette catégorie regroupe les plastifiants issus de matières premières renouvelables. L'huile de soja époxydée (ESBO) domine ce segment, représentant environ 36 % du marché des bioplastifiants. On la retrouve fréquemment dans les joints en PVC destinés au contact alimentaire, les revêtements de boîtes de conserve et les films souples.
Les dérivés acétylés de l'huile de ricin (COMGHA) présentent des profils de sécurité si favorables qu'une étude comparative les a classés comme les moins toxiques parmi toutes les alternatives testées. Les diesters d'isosorbide, dérivés des sucres de maïs, arrivent sur le marché en vantant leur bonne stabilité aux UV et leur non-toxicité. Ces options offrent d'excellents profils toxicologiques, une véritable biodégradabilité et une empreinte carbone réduite.
Les inconvénients : nombre d’entre eux sont plus performants en mélange qu’à l’état pur. Leur viscosité peut être élevée ou leur compatibilité limitée, et les difficultés de production entraînent parfois des coûts supérieurs à ceux des alternatives classiques. Cependant, face à la pression croissante des consommateurs et des autorités réglementaires en matière de développement durable, les plastifiants biosourcés représentent l’avenir de l’industrie.
Question de performance : sont-ils aussi efficaces que les phtalates ?
Voici la réponse honnête : pas de la même manière. Mieux à certains égards, pire à d’autres.
Aucun plastifiant sans phtalate n'égale l'équilibre quasi parfait des phtalates. Les phtalates traditionnels comme le DEHP offraient une polyvalence remarquable : ils plastifiaient efficacement à des concentrations modérées, restaient stables sur une large plage de températures, résistaient bien à la migration et étaient relativement peu coûteux. Trouver un substitut unique aux propriétés identiques en toutes circonstances s'est avéré impossible.