Кабельный компаунд на основе DOA, прошедший испытание на изгиб в холодном состоянии в первый день, может затвердеть и потерять пластификатор после двух лет эксплуатации в жарком канале. Именно это старение, а не гибкость в первый день, является тем фактором, который действительно влияет на целесообразность замены DOA.
Диоктиладипат (DOA) уже обладает преимуществом в низкотемпературных свойствах по сравнению с фталатными пластификаторами. Более сложный вопрос заключается в том, сохранит ли его аналог, диизонониладипат (DINA), эти свойства дольше.
Переход на новый состав окупается везде, где он нагревается или должен служить годами, поскольку разветвленная структура DINA снижает летучесть и потери при миграции. Однако он не окупается с точки зрения стоимости или эксплуатации во влажных условиях, где по-прежнему выигрывает эффект "смерти при получении". Потеря гибкости при низких температурах, как вы думаете, практически ничего не значит.
Как DINA снижает волатильность и миграцию
DINA теряет меньше пластификатора, чем DOA, потому что его спиртовая группа представляет собой разветвленную изононильную (C9) цепь, а не 2-этилгексил (C8), как у DOA. Этот дополнительный атом углерода и разветвление увеличивают молекулярную массу примерно с 370 до 399, поэтому более тяжелый сложный эфир выходит из полимера медленнее. Потеря проявляется как летучесть по стандарту ASTM D1203 или миграция по стандарту ASTM D1239.
Молекулярная структура объясняет, почему поставщики оценивают эти два сложных эфира по-разному. Матрица выбора пластификаторов Харвика помечает диизононил адипат как обладающий низкой летучестью и печатает примечание «низкая летучесть по сравнению с DOA», в то время как DOA не имеет такой маркировки.
Компания Nan Ya, производящая оба эфира, заявляет, что летучесть и морозостойкость DINA превосходят DOA при одинаковой эффективности пластификации. Это равенство в эффективности имеет значение в дальнейшем, поскольку означает, что переход на другой эфир не потребует повторной дозировки.
Прирост эффективности проявляется в стойкости. В ходе ускоренных испытаний на вымывание при температуре 70°C и 100% влажности компаунд DINA в концентрации около 50 частей на 100 частей смолы сохранил потерю веса на уровне около 1% даже после 28 дней.
По оценкам отраслевых источников, миграция DOA примерно вдвое выше, чем у DOP, несмотря на схожую молекулярную массу. Адипаты жертвуют некоторой стабильностью ради своей способности сохраняться при низких температурах, а DINA просто возвращает меньше этой стабильности.
Насколько сильно низкотемпературная гибкость DINA приводит к поломке при доставке
Потери при низких температурах при изгибе значительно меньше, чем предполагает репутация этого переключателя. Коммерческий DINA трескается при температуре около -56°C по результатам испытаний на растрескивание при низких температурах (DIN 53372), а точка хрупкости DOA находится около -56.5°C согласно ASTM D1043. Разница между двумя адипатами в холодных условиях составляет всего полградуса.
При повышении температуры DINA может вырваться вперед. Оптимизированные изононил адипаты достигают температуры около -64°C, при этом жесткость на кручение (DIN 53447) сохраняется до -55°C. Истинное преимущество DOA при низких температурах проявляется в сравнении с фталатами, такими как DINP , а не с собственным семейством адипатов.
Один случай заслуживает особого внимания. Компаунд, уже находящийся на грани своих характеристик по устойчивости к низким температурам и изгибу, – это тот случай, когда слегка более высокая температура хрупкости DINA и немного более высокая вязкость, около 19 мПа·с, могут вывести его за эту грань.
Для соответствия техническим требованиям этим составам может потребоваться несколько дополнительных частей на 100 частей смолы или низкотемпературный сопластификатор. Для всех остальных компаундов разница между прочностью на холодную и эластичную поверхность незначительна.
Когда DOA по-прежнему является лучшим выбором
Диоктиладипат остается подходящим адипатом в тех случаях, когда себестоимость единицы продукции определяет состав или компонент находится в воде. Диоктиладипат — единственный адипат, устойчивый к экстракции водой, чего нет у DINA. Использование 2-этилгексанола в качестве исходного сырья также делает его более дешевым в приобретении.
Главное преимущество DOA – низкая водоотталкивающая способность, которая превосходит любые аргументы в пользу термостойкости. Матрица Харвика выделяет DOA исключительно за низкое водоотталкивающее действие и устойчивость к УФ-излучению.
Это напрямую указывает на детали, находящиеся под водой и во влажной среде. Уплотнения в холодильных установках, прокладки, погруженные в воду, и компоненты, подвергающиеся воздействию ультрафиолета на открытом воздухе, лучше сохраняют пластификатор при поломке при транспортировке, чем альтернативные варианты, склонные к вымыванию.
Вторая причина – стоимость, и она носит скорее ориентировочный, чем точный характер. Изонониловое сырье обычно дороже, чем 2-этилгексанол, используемый в качестве основы для DOA, поэтому DINA обычно продается по более высокой цене, хотя публичные цены на оба эфира невелики.
Когда соединение подвергается умеренной эксплуатации и конкурирует по цене, эта премия обеспечивает долговременное преимущество, которое деталь никогда не сможет окупить.
В каких областях применения замена DOA на DINA принесет наибольшую выгоду?
Переход на новые технологии окупается в трех режимах эксплуатации: детали, сильно нагревающиеся, детали, которые должны служить годами, и детали, настолько тонкие, что их старение происходит из-за испарения влаги с поверхности. Уплотнения в системах охлаждения, погружные прокладки и экономичные производственные процессы, напротив, предотвращают поломку при получении.
| Области применения | Что это решает? | Вердикт |
|---|---|---|
| Изоляция проводов и кабелей | десятилетия при повышенной температуре проводящих путей | Переключиться на DINA |
| Отделка салона автомобиля | низкий уровень запотевания, постоянная жара в салоне | Переключиться на DINA |
| Тонкая пленка и лист | Большая площадь поверхности и изменчивость способствуют старению | Переключиться на DINA |
| Уплотнения для холодильных установок, низкотемпературные прокладки | самая низкая точка хрупкости, погружение, стоимость | Сохраните DOA |
| Прозрачная пленка для упаковки продуктов питания | стоимость, установленное использование при контакте с пищевыми продуктами | Сохраните DOA |
Кабель – это очевидный победитель. Оболочка должна прослужить десятилетия в теплом канале, сохраняя при этом гибкость на открытом воздухе зимой, и именно прочность, а не последний градус изгиба от холода, изнашивается в первую очередь.
Тонкая пленка демонстрирует тот же геометрический принцип. Чем выше отношение площади поверхности к объему, тем сильнее потеря летучести влияет на старение листа, и именно здесь низкая летучесть DINA продлевает срок его службы.
В тех случаях, когда долговечность важнее устойчивости к низким температурам и стоимости, эту проблему можно решить, заменив DOA на Bastone DINA. Если же решающее значение имеют стоимость или эксплуатация во влажных условиях, то остается Bastone DOA.
Сам по себе переход обходится недорого. Поскольку DINA пластифицируется практически с той же эффективностью, что и DOA, он практически полностью соответствует заявленной стойкости, в отличие от перехода на фталат или тримеллитат для обеспечения долговечности.
Незначительно более высокая вязкость изменяет смачиваемость наполнителей и диспергирование стабилизаторов, поэтому к этому пакету присадок следует отнестись с большей осторожностью, а не просто заменять их аналогичными компонентами вслепую.
Выбор подходящего вам комплекса
Прежде чем работать с какой-либо рецептурой, отсортируйте ваши компаунды по условиям эксплуатации. Все, что нагревается, должно служить годами или имеет достаточно жидкую консистенцию, из-за летучести, следует отнести к категории DINA для повышения долговечности. Все, что подвергается воздействию низких температур, находится в погруженном состоянии или имеет ограниченную цену, следует отнести к категории DOA (Doa of Undergraduates).
Интуитивное предположение о том, что переход на DINA приводит к снижению гибкости при низких температурах, в основном ошибочно, поскольку оба адипа трескаются с разницей всего в полградуса. Реальный компромисс — это стоимость и удаление воды, единственные причины, по которым стоит использовать нагреваемую, долговечную деталь в режиме DOA, а не мириться с нестабильностью и миграцией DINA.
Это значит, что вопрос о показателе DINA решается с помощью термометра и испытания на брызгопроницаемость, а не на основе спецификации холодной гибки, на которую вы опирались.