Специалист по выбору гибких ПВХ-трубок заменяет DEHP на ATBC, чтобы упростить соответствие нормативным требованиям, и поликарбонатный соединитель типа Luer трескается в течение первой недели эксплуатации. Пол Кроушль из Teknor Apex задокументировал этот конкретный случай в 2016 году: при 3% деформации на образцах ASTM D-638 типа 1 ATBC заметно растрескивал поликарбонат в течение семи дней, в то время как DEHP требовался полный 28-дневный период.
Замена, удовлетворяющая требованиям REACH, нарушила сборку. Совместимость с одним полимером — моментальный снимок каркаса HSP, рассмотренный в нашем совместимость пластификатора с ПВХ В целом — не позволяет предсказать, как не содержащий фталатов материал будет вести себя при взаимодействии с жестким пластиком, приклеенным к нему. Решение принимает интерфейс сборки.
Почему меняется иерархия семейств при изменении соседнего полимера?
В системе со смешанной жесткостью пластификаторы действуют в двух независимых временных масштабах, причем эти два масштаба различаются по степени воздействия химических веществ. Поверхностная коррозия на контактной поверхности происходит в течение нескольких часов или дней. Она определяется вязкостью пластификатора — низковязкие сложные эфиры диффундируют в соседний жесткий полимер достаточно быстро, чтобы вызвать растрескивание под воздействием окружающей среды (ESC) до того, как произойдет объемная миграция.
Миграция пластификаторов через матрицу ПВХ происходит в течение месяцев или лет и определяется молекулярной массой. Пластификаторы с молекулярной массой ниже 300 г/моль мигрируют примерно в десять раз быстрее, чем пластификаторы с молекулярной массой выше 500 г/моль. Миграция падает ниже 1%, как только молекулярная масса превышает ~300.
| Шкала времени | Водитель | Сбой на границе раздела |
|---|---|---|
| Часы в дни | вязкость пластификатора | ЭСК соседнего жесткого полимера |
| Месяцы в годы | Молекулярная масса пластификатора | Массовое выщелачивание из ПВХ-матрицы |
Таким образом, совместимость пластификатора и полимера имеет два, а не один ответ.
Наблюдение Кроушля указывает на поверхностный механизм: «Прямая корреляция между вязкостью пластификатора и его способностью вызывать растрескивание под напряжением». ATBC имеет приличную молекулярную массу 402 г/моль и выглядит приемлемо с точки зрения объемной миграции. Его низкая вязкость в любом случае позволяет PC ESC работать в течение недели. TOTM с молекулярной массой 547 г/моль обладает как высокой молекулярной массой, так и высокой вязкостью, поэтому он сохраняет свои свойства в обоих временных масштабах.
Два эвристических принципа, к которым прибегает большинство специалистов по спецификации — «более высокая молекулярная масса означает меньшую миграцию» и «отсутствие фталатов означает более безопасную замену» — не работают на стыке смешанной жесткости. Оба рассматривают поведение пластификатора как единую скорость реакции.
Контактирующая среда усугубляет ситуацию. ATBC мигрирует примерно в количестве 9 мг/кг в 3% уксусную кислоту, но до 28 мг/кг в оливковое масло. Ранжирование меняется в зависимости от того, с чем контактирует узел внутри.
Молекулярная структура объясняет это: ацетильная группа ATBC более устойчива к воздействию воды, чем жиров; DOTP ведет себя противоположным образом.
Что показывают 28 дней контакта о каждой семье, не употребляющей фталаты?
28-дневное испытание на прочность в условиях геометрии ASTM D-638 типа 1 при 3% деформации — по протоколу Кроушля — позволяет четко различить шесть распространенных химических составов. На поликарбонате DOA разрушает образцы за несколько часов, а ATBC — за неделю; TOTM и ESO выдерживают весь этот период. Рейтинг жесткого ПВХ сохраняется и при замедленной кинетике.
| пластифицирующая добавка | Молекулярная масса (г/моль) | начало взлома ПК | Начало растрескивания жесткого ПВХ |
|---|---|---|---|
| DOA | ~1600 | 0.2 часа | 6 часа |
| АТВС | ~1600 | <7 дней | 14 дней |
| ДОФ (ДЭГФ) | ~1600 | <28 дней | <28 дней |
| ДОТФ (ДЭГТ) | ~1600 | <28 дней | <28 дней |
| ТОТМ | ~1600 | без трещин 28д | без трещин 28д |
| средняя школа | ~1600 | без трещин 28д | без трещин 28д |
DOTP — широко известный заменитель ортофталата, рекламируемый в основном по соображениям здоровья, — не улучшает поведение PC ESC по сравнению с DOP. По словам Ларри Уоллеса из DuPont Spectrum, DOTP «не прошел некоторые долгосрочные тесты на старение и адгезию», несмотря на приемлемый профиль массовой миграции. Замена DEHP на DOTP решает вопрос регулирования, а не вопрос сборки.
Разница между ATBC и TOTM на ПК — это разница между семью днями и полным отсутствием герметичности при одинаковой геометрии крепления. ESO сохраняет чистоту в течение 28 дней, но достигает предела примерно в 5-7 phr практической нагрузки, прежде чем поверхностное выделение жидкости нарушит герметичность. ESO представляет собой низкий риск образования конденсата. вторичный пластификатор, не является основной заменой при нагрузке, превышающей указанную.
Для определения факторов, влияющих на процесс — коэффициент распределения, свободный объем, температура — необходимо провести обратный анализ. Что вызывает миграцию пластификатора в ПВХ? перед указанием химического состава.
Сопоставление химических свойств с компонентами для спаривания
В реестре миграции в объеме химического состава используются иные критерии, чем в реестре миграции на поверхности, поэтому при принятии решения о сборке учитываются оба подхода. Эккерт и его коллеги из Эрлангена измерили миграцию TOTM из ПВХ-трубок аппарата искусственного кровообращения примерно в 1/350 раза меньше, чем миграция DEHP в кровь.
Хорн и его коллеги из Стратклайдского университета расширили сравнение до 28-дневного протокола ЭКМО с использованием четырех типов трубок. Трубки Raumedic и Sorin DEHP показали концентрацию альбумина 0.079 ± 0.025 и 0.0624 ± 0.0134 мг/мл соответственно.
Концентрация DEHP в физиологическом растворе в трубках Tekni-plex Action TOTM достигла 0.0086 ± 0.00057 мг/мл — примерно 10% от уровня DEHP. В трубках Saint-Gobain Tygon DOA не наблюдалось измеримой миграции в течение первых четырех часов, но к 28-му дню концентрация DEHP достигла 0.0252 ± 0.02 мг/мл.
TOTM выигрывает по обоим показателям — отсутствие взлома ПК через 28 дней плюс в 350 раз меньшая скорость массовой миграции — что обеспечивает ему возможность использования медицинского интерфейса Luer-PC.
| Интерфейс сборки | Химия первого выбора | Почему | Избежать |
|---|---|---|---|
| Гибкий ПВХ × ПК люэр (медицинский) | ТОТМ | 28-дневная чистота PC ESC + миграция в 350 раз ниже, чем у DEHP | ATBC (<7 дней); doa (0.2 ч) |
| Гибкий ПВХ × жесткий ПВХ соединительный элемент | TOTM или ESO ≤7 phr | Отсутствие растрескивания жесткого ПВХ в течение 28 дней | DOA (6h ESC) |
| Гибкий соединитель для шланга из ПВХ × ПА | ДОПТ или ДИНЧ | ПА всасывает эфиры медленнее, чем ПК. | Низкомолекулярная DOA |
| ПВХ, контактирующий с пищевыми продуктами, без интерфейса из поликарбоната. | АТВС | Биоразлагаемый, одобрен FDA | TOTM, где достаточно ATBC |
| ПВХ общего назначения для промышленного применения, без жесткого интерфейса. | DOTP, DOA или смесь ESO | Экономически эффективный первичный | TOTM без ограничений ПК |
Для соединений различной жесткости в медицинском, пищевом и промышленном гибком ПВХ эта задача может быть решена с помощью марок DOTP, DOA и ESO от Bastone — подобранных по типу интерфейса, а не в качестве универсальной замены DEHP.
В образцах, возвращенных в полевых условиях, характер отказа виден задолго до того, как его обнаружат в лаборатории. Липкие или маслянистые зоны контакта, запах пластика, хрупкость ранее гибких радиусов изгиба и белый налет — все это свидетельствует об удалении пластификатора из ПВХ.
После завершения миграции поврежденный участок требует замены. Считывание сигнатуры с 28-дневной таблицей ESC позволяет заказчику определить, какой временной интервал не сработал.
Что это означает, когда вы указываете следующую сборку?
Нефталат, соответствующий требованиям REACH, — это не тот нефталат, который сохраняется после контакта с материалом. В соответствии с регламентом REACH, DOP и DINP — это химические вещества, которые постепенно выводятся из употребления. Заменитель, получивший одобрение регулирующих органов — ATBC для обеспечения биобезопасности, DOTP для экономичной замены — может потерять свою пригодность для использования в сборке после контакта гибкого ПВХ с поликарбонатом или жестким ПВХ.
Сравните таблицу ESC за 28 дней с данными по миграции в объеме. Выберите более медленный из двух временных масштабов, с которыми фактически сталкивается ваша сборка. Скорость миграции зависит от химического состава, сопряженного полимера и внутренней среды — это трехстороннее соответствие, а не односторонняя замена.