프탈레이트 가소제의 종류 Phthalate Plasticizer, DEHP, DINP, DIDP, DBP,그리고 대체제 - (주)삼양화인

 

DEHP - Diethylhexyl-phthalate(다이에틸 헥실 프탈레이트)

Di-2-ethylhexyl-phthalate (DEHP, formula: C6H4(C8H17COO)2)는 프탈산 무수물과 2-ethyl-hexanol(2-에틸 헥사놀)의 에스테르화에 의해 생산된 저분자 ortho-phthalate입니다. 이것은 유용성이지만 수용성은 아닌 불휘발성의 무색`무취인 점성액입니다. 이것의 저렴한 가격과 대체적으로 좋은 성능 덕분에, DEHP는 PVC로 만들어진 물품들의 생산에서 가소제로써 널리 쓰입니다.

 

DEHP 구조

DEHP 장점

 

▶이것은 좋은 겔화(gelling), 만족할만한 전기적 특성들을 제공하고 추위에있어서 합리적인 내구력을 가진 고탄성 화합물들을 생산하도록 도와줍니다.

▶이것은 낮은 온도에서도 꽤나 좋은 유연성을 보여주고 높은 온도에 있어서 약간의 저항성을 보여줍니다.

 

DEHP 한계점

 

▶DEHP는 IARC에 의해 인간발암물질으로써 나열되어있습니다.

▶DEHP는 호르몬 유사물질과 특정 실험에서 발달독성(developmental toxin)으로써 연루되어왔습니다.

▶EU에서 DEHP는 REACH 법아래 SVHC(substance of very high concern, 우려가 매우 높은 물질)로써 여겨져 왔으며 대부분의 제품에는 사용할 수 없습니다.

▶이것은 비극성용매non polar solvent(PVC에 포장된 음식에 들어있는 오일과 지방)들을 쉽게 추출합니다. 그러므로 미국 식품의약청(FDA)는 대부분 물로 구성된 음식에서만 DEHP를 함유한 포장의 사용 을 허용합니다.

 

DEHP 적용

 

▶PVC, 염화비닐(vinyl chloride)과 초산비닐(vinyl acetate)의 혼성중합체copolymer로 만들어진 물품의 생산

▶도뇨관(catheter), 정맥주사용 튜브(tubing)등과 같은 의료용품

▶유리같은(glassy한) 구성부터 부드럽고 유연성이 높은 재료들까지의 다양한 배합들을 개발하는데서

▶이것이 인간의 건강에 끼치는 영향에 대한 우려 때문에 사용이 감소하고있지만, 아직은 세계에서 가장 널리 쓰이는 가소제입니다.

용해점	−50°C
끓는점	250 - 257°C(0.5 kPa에서)

 

DEHP 대체제

 

특히 di-2-ethylhexyl terephthalate에서 Terephthalate esters(테레프탈산 에스테르)는 DEHP의 대체제로써 가장 많이 쓰입니다. PVC와 덜 호환되지만 저렴하고 상업적인 가소제로써 긴 역사를 가지고있다는 것이 가장 매력적인 요소입니다.

 

8 탄소원자 이상을 포함하고있는 측쇄(side chain)를가진 Dialkyl terephthalates(다이얼킬 테레프탈레이트)는 PVC와 제한된 호환성을 가지고 있습니다.측쇄가 8 탄소원자보다 적은 Dialkyl terephthalates은 휘발성 문제들을 가지고있습니다. 아래의 표에는 terephthalate ester의 장점과 한계점이 표시되어 있습니다.

 

가격	저렴
PVC 고분자와의 호환성	괜찮음
야외 내후성	괜찮음
낮은 온도에서의 유연성(크래킹 안나는 정도)	좋음
가소제 용해력	괜찮음에서 좋음
생물 기반 내용물	일반적으로는 없음
난연성	나쁨
높은 온도에서의 기능	괜찮음
낮은 플라스티솔(수지+가소제) 점도	좋음
용제 추출 저항	나쁨
가수분해(Hydrolysis) 저항	좋음

DEHP는 점진적으로 시간이 지나면 성능이 감소하는 것, 규제등과 같은 기술적인 이유로 선택되지 않게되었습니다. 이것은 점차적으로 DINP(또는 DIDP)로 대체되었습니다. HMW 가소제는 특히 장기적 성능이나 내구성을 필요로하는 사용에서 유용성을 보여줍니다. 가공성, 성능, 유효성 그리고 경제성들은 DINP를 DEHP와, 혹은 DIDP같은 "일반용"프탈레이트로 만들어왔습니다. 그러므로, DINP는 DEHP의 대부분의 사용에서 대체 가능한 것으로 보여집니다.

 

DINP- Diisononyl Phthalate(다이아이소노닐 프탈산)

 

Diisononyl phthalate (DINP, formula: C26H42O4)는 폐쇄계(closed system)에서의 프탈산 무수물과 isononyl alcohol(이소노닐 알코올)의 에스테르화에 의해 생산된 고분자 ortho-phthalate입니다. 대부분 무색 무취인 기름같은 액체입니다. 약간의 수용성이 있지만 PVC 조합에 쓰이는 모든 모노머 가소제들과 혼합되고 호환하는동안 알코올, 헥산hexane등에는 용해가 됩니다.

 

 

DINP의 구조

 

 

DINP 장점

 

▶비닐vinyl 물품들에게 유연성과 내구성 제공

▶낮은 온도와 높은 온도 모두에서 좋은 성능

▶DEHP보다 덜 휘발성임

▶좋은 flexible PVC 생산 특성을 이끌어내는 좋은 용해력

 

 

DINP 적용

 

▶ 실내와 실외의 쓰임에서 광범위하게 적용됨. 덜 휘발성이므로, 제품들이 비교적 높은 온도에 노출되고 열화 저항이 더 필요한 곳의 적용에 효과적임

▶DINP는 비닐 제품들이 여러 날씨조건에서 견디도록 도와주고, 내수성을 높여주며 높은 열전열과 내구성을 제공함

▶DINP는 부드럽고 유연한 마감의 제품들을 생산하기위해 바닥재 생산자에 의해 PVC 파우더와 합쳐짐

 

용해점	−43°C (−45°F; 230 K)
끓는점	244-252°C(0.7 kPa에서)
인화점(발화점)	221°C (c.c.)

 

DIDP - Diisodecyl phthalate(다이아이소데실 프탈레이트)

 

Diisodecyl phthalate (DIDP, formula: C28H46O4)는 고분자 ortho-phthalate입니다. 이것은 프탈산과 이소성 데실 알코올(isomeric decyl alcohol)의 에스테르화에서 파생된 화합물의 혼합입니다. 이것은 투명하고, 무색 무취인 액체입니다. 이것은 대부분의 유기용제들에 용해되지만 물에는 용해되지 않습니다.

 

DIDP의 구조

DIDP 장점

 

▶플라스틱/플라스틱 코팅의 유연성을 증가시켜줌

▶DINP보다 영구적임(휘발성과 수성추출성이 덜함).

▶이것의 좋은 열안정성과 전기절연성 덕분에 내열성 전기 코드, 차 인테리어와 PVC바닥재에서 선호하는 선택지임

 

 

DIDP 한계점

 

▶DIDP의 알킬 분기사슬(branced alkyl chain) 구조는 이것을 PVC 열화로 이어질 수 있는 높은 온도에서의 산화에 민감하게 만듭니다.

▶DOP보다 더 낮은 가소화 효율성을 가지고 있고, 이상적인 가소화 효과를 주기 위해서는 더 높은 농도에서 사용되어야합니다.

 

용해점	−50°C
끓는점	250–257°C at 0.5 kPa

 

DIDP 적용

 

▶DIDP는 와이어와 케이블 배합과 자동차 인테리어 trim들의 생산에 널리 사용됩니다

▶가구, 취사도구 , 제약용 알약, 음식 포장지(랩) 그리고 많은 다른 아이템들을 위한 코팅은 DIDP 가소제로 구성되어 있습니다.

 

DBP - Dibutyl phthalate(프탈산 디부틸)

 

Dibutyl phthalate (DBP, formula: C16H22O4)는 각각 2-ethylhexaonl이 생산되었을 때 부산물인 n-butanol(n-부탄올)과 isobutanol(이소부타놀)로부터 생산됩니다. 이것은 무색에서 희미한 노란색을 띕니다.

 

DBP의 구조

DBP의 주된 한계점

 

▶저분자량이기에 대부분의 적용에서 그들을 너무 휘발성이 강하게 만듭니다.

▶농업용 필름으로 사용되는 PVC glazing seal은 특정 온실작물들에게 해로운 DBP의 증기를 발생하게했다는 것이 발견되었습니다.

 

용해점	−35°C (−31°F; 238 K)
끓는점	340°C (644°F; 613 K)
인화점	157 °C (밀폐용기)

DBP 적용

 

DBP는 낮은 공정온도요건을 가진 flexible PVC 혼합물에서 특히 용해력 촉진제로써 다른 가소제들과의 혼합에 사용됩니다.

 

Terephthalate(테레프탈산) 가소제

 

Terephthalate ester(테레프탈산 에스테르), 특히 di-2-ethylhexyl terephthalate,는 가장 널리쓰이는 DEHP 대체제입니다. 저렴한 가격과 상업용 가소제로써의 오랜 역사는 이것의 매력적인 요소입니다.

 

테레프탈산 가소제의 장점은 다음의 표와 같습니다.

 

가격	저렴
PVC 고분자와의 호환성	괜찮음
야외 내후성	괜찮음
낮은 온도에서의 유연성(크래킹 안나는 정도)	좋음
가소제 용해력	괜찮음에서 좋음
생물기반 내용물	일반적으로는 없음
난연성	나쁨
높은 온도에서의 기능	괜찮음
낮은 플라스티솔(수지+가소제) 점도	좋음
용제 추출 저항	나쁨
가수분해(Hydrolysis) 저항	괜찮음

 

8 탄소원자 이상을 포함하고있는 측쇄(side chain)를가진 Dialkyl terephthalates(다이얼킬 테레프탈레이트)는 PVC와 제한된 호환성을 가지고 있습니다.

측쇄가 8 탄소원자보다 적은 Dialkyl terephthalates은 휘발성 문제들을 가지고있습니다.

 

다른 프탈레이트(Phthalate) 가소제들

 

이소알킬 프탈레이트isoalkyl phthalates (예: DIOP, DIUP, DTDP)는 알킬 체인의 페날트탄소(penultimate carbon)에서 메틸(methyl) 분기를 가지고있지 않다는걸 주목해야합니다. 6개나 그 이상의 탄소를 포함하고있고 "iso"가 앞에 붙는 알킬계, 관례상, 단순히 "분기branched"를 뜻합니다.

 

구조들은 다음과 같습니다.

 

가소제	구조	추가 정보
프탈산 부틸 벤질Butyl Benzyl Phthalate MP(용해점): −35°C (−31°F; 238 K) BP(끓는점): 370°C (698°F; 643 K)	C19H20O4	이것은 프탈산, 벤진 알코올 그리고 n-부탄올의 에스테르입니다. 이 프탈레이트는 비닐 바닥 커버/타일과 자동차 산업에서 쓰이는 비닐 foam을 위한 가소제에 자주 쓰입니다.
Diisoheptyl phthalate(DIHP)	C22H34O4	Diisoheptyl phthalate는 프탈산의 다양한 isoheptyl ester를 포함하는 화학적 복합물로 구성되어있습니다.
Dihexyl phthalate (DHP) MP: -28 to -27°C BP: 350°C	C6H4(COOC6H13)2	알킬 측쇄는 분기(branching)을 포함하고있을 수 있습니다.
Diisooctyl phthalate(DIOP) MP: -28 to -27°C BP: 350°C	C24H38O4	이것은 약간의 냄새를 가진 투명하고 오일리한 액체이고 농도가 더 높으며, 특히 물에 용해됩니다. 산 촉매가 있을 경우에 프탈산 무수물과 iso-octanol의 반응에 의해 얻어집니다.
Di-iso-undecyl phthalate (DIUP) MP: -28 to -27°C BP: 350°C		DIUP 는 고분자 프탈레이트입니다. 비휘발성임으로, 내열성 케이블의 단열과 같은 고온 적용에서 널리 쓰여집니다.DIUP는 DEHP보다 먹날림(fogging)에 덜 민감합니다.
Dimethyl phthalate (DMP) MP: 2°C (36°F; 275 K) BP: 283 to 284°C	C10H10O4	DMP는 1,2- benzenedicarboxylic acid의 dimethyl ester입니다. 이것은 약간의 향기를 가진 무색의 액체입니다.
Diisotridecyl phthalate (DTDP) MP: -28 to -27°C BP: 350°C	C34H58O4	DTDP는 가소제로 쓰이기 위한 가장 무거운 디알킬프탈레이트(dialkyl phthalate)입니다. 이것은 트라이멜리트산(trimellitate)가 나타나기 전까지는 PVC를 위한 고온 가소제로 널리 쓰였습니다. 이것은 PVC와 조합되기 위해서 높은 공정온도를 필요로합니다.

 

 

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