Thermal and mechanical properties of bio-based plasticizers mixtures on poly (vinyl chloride)

Propiedades térmicas y mecánicas de mezclas de plastificantes de origen biológico sobre poli (cloruro de vinilo)

El uso de mezclas de plastificantes no tóxicos y biodegradables procedentes de recursos naturales es una buena forma de sustituir a los plastificantes de ftalatos convencionales. En este estudio, se sintetizaron dos plastificantes secundarios de aceite de girasol epoxidado (ESO) y éster metílico de aceite de girasol epoxidado (ESOME) y se han utilizado con dos plastificantes de base biológica disponibles comercialmente; diésteres de isosorbida (ISB) y citrato de acetil tributilo (ATBC) para producir PVC flexible. Se han introducido diferentes mezclas de estos plastificantes en las formulaciones de PVC. 

Se han estudiado las propiedades térmicas, mecánicas y morfológicas mediante decoloración, análisis termogravimétrico (TGA), calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis térmico mecánico dinámico (DMTA), tracción - deformación y microscopía electrónica de barrido (SEM). Los estudios han demostrado que la plastificación y la estabilización del PVC mejoraron con la adición de mezclas de plastificantes que contenían ISB, ATBC, ESO y ESOME. Un aumento del contenido de ESO o ESOME mejoraba las propiedades térmicas y mecánicas, mientras que las formulaciones ESOME/ATBC presentaban las mejores propiedades.

INTRODUCCIÓN

El policloruro de vinilo (PVC) está muy presente en aplicaciones de la vida diaria debido a sus diversas propiedades y bajo costo. Sus propiedades dependen de la cantidad de diferentes tipos de aditivos como plastificantes. El plastificante es un aditivo muy importante del PVC; puede mejorar la flexibilidad del PVC sin cambiar sus propiedades químicas. Los ftalatos son los plastificantes más comúnmente utilizados en el PVC con aplicaciones en envases de alimentos, dispositivos médicos, juguetes para niños, materiales de construcción y otros productos comunes. Desafortunadamente, los ftalatos contaminan los ambientes interiores, los alimentos humanos y son contaminantes ambientales. Se ha informado que varios ftalatos y especialmente el ftalato de dietilo hexilo (DEHP), también conocido como ftalato de dioctilo (DOP), son sospechosos de tener efectos carcinogénicos y tóxicos.

Recientemente, existen varias alternativas para sustituir al DEHP en aplicaciones de PVC. En la actualidad, hay un interés creciente en el uso de plastificantes de origen natural para el PVC. Algunos estudios se han realizado sobre el uso de aceite de girasol epoxidado (ESO) como plastificante secundario para reemplazar parcialmente al ftalato de di-2-etilhexilo (DEHP) en formulaciones de PVC. También se necesita considerar la compatibilidad de los plastificantes con el PVC. Los parámetros de solubilidad se utilizan a menudo para predecir las interacciones PVC/plastificante. La disminución de la temperatura de transición vítrea (Tg) del PVC también puede estudiarse para evaluar la eficiencia de plastificación.

El aceite de girasol epoxidado (ESO) y los ésteres metílicos de aceite de girasol epoxidado (ESOME) se sintetizaron y luego se caracterizaron mediante titulación de índice de epóxido y espectroscopia FTIR.