ES2929018T3 - Composición plastificante y composición de resina que comprende la misma - Google Patents
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Abstract
La presente invención puede proporcionar una composición plastificante y una composición de resina que comprende la misma, comprendiendo la composición plastificante un plastificante a base de trimelitato y un plastificante a base de citrato, y que no contiene aceite epoxidado, y por lo tanto la composición plastificante permite mejorar los problemas encontrados en los plastificantes convencionales. y, por lo tanto, permite mejorar las propiedades físicas, tales como la resistencia a la migración, la resistencia a la tracción, el alargamiento, las propiedades de retención y la resistencia al frío, que se requieren para un plastificante utilizado para una composición de resina. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Composición plastificante y composición de resina que comprende la misma
Sector de la técnica
Referencia a solicitud relacionada
Esta solicitud reivindica prioridad y las ventajas de la solicitud de patente coreana n.° 10-2017-0018590, presentada el 10 de febrero de 2017.
Campo técnico
La presente invención se refiere a una composición plastificante y a una composición de resina que incluye la misma.
Estado de la tecnica
Convencionalmente, un plastificante forma un éster a través de una reacción entre un alcohol y un ácido policarboxílico tal como ácido ftálico o ácido adípico. Además, teniendo en cuenta las regulaciones nacionales e internacionales para los plastificantes a base de ftalatos dañinos para los seres humanos, hay investigaciones en curso sobre composiciones plastificantes que pueden reemplazar a los plastificantes a base de ftalatos tales como tereftalato, adipato y otros plastificantes a base de polímeros.
Mientras tanto, en la industria de compuestos que requieren alta resistencia térmica y baja pérdida volátil como propiedades físicas principales, considerando las propiedades físicas requeridas, se debe usar un plastificante adecuado. En el caso de los compuestos de PVC para un alambre y un cable, a la resina de PVC se le añaden aditivos, por ejemplo, un plastificante, una carga, un estabilizador y un retardante de llama, dependiendo de las características requeridas para las especificaciones correspondientes, tales como la resistencia a la tracción, tasa de alargamiento, eficiencia de plastificación, pérdida volátil, retenciones de resistencia a la tracción y alargamiento.
En la actualidad, dado que el ftalato de diisodecilo (DIDP), que se usa típicamente en las industrias de compuestos de alambre y tejidos para automóviles, es una hormona ambiental bajo observación, y su uso está restringido de acuerdo con un problema ambiental, está aumentando la demanda de desarrollo de un producto ecológico que sustituya al DIDP. Sin embargo, dado que incluso muchos sustitutos contienen parcialmente un material a base de ftalato, todavía tienen problemas ambientales.
Por este motivo, los estudios han ido progresando para desarrollar un producto de una composición plastificante ecológica novedosa, que tenga mejores propiedades físicas que el DIDP, para así garantizar una composición de resina a base de cloruro de vinilo que esté libre de problemas ambientales y tenga excelente calidad.
[Documentos de la técnica anterior]
[Documento de patente]
(Documento de patente 1) Patente coreana N.° 10-0957134
El documento CN104893219 se refiere a un plastificante para productos de plástico blando.
El documento CN1072428A se refiere a una composición plastificante para bolsas de almacenamiento de plaquetas sanguíneas.
El documento WO2012004727A1 se refiere a un material plástico.
Objeto de la invención
[Problema técnico]
La presente invención está dirigida a proporcionar una composición plastificante que tiene una excelente eficiencia de plastificación y resistencia a la migración, tiene una resistencia a la tracción y tasa de alargamiento mejoradas, retención de la resistencia a la tracción y retención del alargamiento, y tiene una resistencia a baja temperatura mejorada como un plastificante aplicado a una composición de resina y una composición de resina que incluye la misma.
[Solución técnica]
Para lograr el objeto, de acuerdo con una realización, la presente invención proporciona una composición plastificante como se menciona en la reivindicación 1, que incluye un plastificante a base de trimelitato representado por la Fórmula 1 a continuación; y un plastificante a base de citrato representado por la Fórmula 2 a continuación; y no contiene aceite epoxidado, en donde el plastificante a base de trimelitato y el plastificante a base de citrato se incluyen en una relación
en peso de 90:10 a 10:90,
[Fórmula 1]
En la Fórmula 2, R7 es hidrógeno.
Para lograr el objeto, de acuerdo con otra realización, la presente invención proporciona una composición de resina como se menciona en la reivindicación 3, que incluye 100 partes en peso de una resina; y de 5 a 150 partes en peso de la composición plastificante descrita anteriormente.
[Efectos ventajosos]
Cuando se usa en una composición de resina, se puede esperar que una composición plastificante de la presente invención tenga una excelente eficiencia de plastificación y una mejor resistencia a la migración, y una menor pérdida volátil y una mayor resistencia a baja temperatura, así como una mayor resistencia a la tracción, tasa de alargamiento, retención de la resistencia a la tracción y retención del alargamiento.
[Modos de la invención]
En lo sucesivo en el presente documento, la presente invención se describirá con mayor detalle para ayudar a comprender la presente invención.
Los términos y palabras usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones no deben interpretarse como limitados a significados convencionales o literales, sino que deben interpretarse con significados y conceptos que sean consistentes con el alcance tecnológico de la invención basándose en el principio de que los inventores tienen conceptos de términos adecuadamente definidos para describir la invención de la mejor manera.
Composición plastificante
De acuerdo con una realización de la presente invención, una composición plastificante como se menciona en la reivindicación 1 incluye necesariamente un plastificante a base de trimelitato representado por la Fórmula 1 a continuación y un plastificante a base de citrato representado por la Fórmula 2, y no contiene aceite epoxidado, en donde el plastificante a base de trimelitato y el plastificante a base de citrato se incluyen en una relación en peso de 90:10 a 10:90.
[Fórmula 1]
En la Fórmula 2, R7 es hidrógeno, y R1 a R3, y R4 a R6 usados en estas fórmulas se definen como en el sujeto de reivindicaciones adjunto.
Cuando el plastificante a base de trimelitato y el plastificante a base de citrato se incluyen en la composición plastificante, el límite superior de la relación en peso de los dos materiales es 90:10, 85:15, 80:20, 70:30 o 60:40, y el límite inferior de una relación de peso de los dos materiales es 10:90, 15:85, 20:80, 30:70 o 40:60. La relación en peso de los dos materiales es de 90:10 a 10:90, preferentemente, de 80:20 a 20:80, y más preferentemente, de 70:30 a 30:70.
La composición plastificante de acuerdo con una realización de la presente invención no incluye aceite epoxidado, en otras palabras, es una composición plastificante que no contiene aceite epoxidado. En este punto, la expresión "que no contiene aceite epoxidado" significa la exclusión de la aplicación de aceite epoxidado como componente de la composición plastificante y también puede significar que, incluso cuando la composición plastificante se mezcla con una resina durante el procesamiento, el aceite epoxidado puede estar contenido en la composición de resina en menos de 5 partes en peso, preferentemente, menos de 3 partes en peso, y más preferentemente, menos de 1 parte en peso con respecto a 100 partes en peso de la composición plastificante. Sin embargo, no es necesario excluir la adición del aceite epoxidado como una pequeña cantidad de estabilizador cuando se prepara la composición de resina.
Si bien el aceite epoxidado puede tener un efecto específico sobre una propiedad tal como la resistencia térmica o la resistencia al aceite, puede tener lugar un fenómeno en el que un plastificante líquido se convierte en una suspensión a baja temperatura, por ejemplo, aproximadamente -5 °C o menos, provocando así un gran problema en el almacenamiento y transferencia de un producto. Por consiguiente, cuando la resina se procesa usando el plastificante que contiene aceite epoxidado, la transferencia, el suministro y el procesamiento de la composición plastificante y la resistencia a baja temperatura característicos de la composición de resina probablemente se deterioran.
Además, cuando el aceite epoxidado está contenido en el plastificante cuando se aplica a un producto que requiere un rendimiento de aislamiento, en lugar de los problemas mencionados anteriormente, puede tener lugar un fenómeno en el que se reduce la resistencia de volumen, en comparación con una composición de plastificante ecológico sin producto de ftalato convencional y aceite epoxidado.
Por lo tanto, para resolver los problemas mencionados anteriormente, la composición plastificante de acuerdo con la presente invención incluye necesariamente un plastificante a base de trimelitato y un plastificante a base de citrato como se ha descrito anteriormente, ya que la composición plastificante no contiene aceite epoxidado, una característica de almacenamiento a baja temperatura se puede mejorar en gran medida, y se puede esperar que se mejore la resistencia a baja temperatura del producto de resina preparado, y se mejore el rendimiento del aislamiento debido a la resistencia de volumen mejorada.
Plastificante a base de trimelitato
De acuerdo con una realización de la presente invención, la composición plastificante incluye un plastificante a base
de trimelitato, que se representa mediante la Fórmula 1 a continuación.
[Fórmula 1]
El plastificante a base de trimelitato es un material capaz de compensar un plastificante a base de tereftalato como se ha descrito anteriormente, y puede complementar una característica, por ejemplo, resistencia a la migración o pérdida volátil, que se logra con un plastificante a base de ftalato, pero no se logra por el plastificante a base de tereftalato.
En el plastificante a base de trimelitato, cada uno de R1 a R3 de Fórmula 1 se selecciona independientemente del grupo que consiste en un grupo butilo normal, un grupo isobutilo, un grupo pentilo normal, un grupo isopentilo, un grupo hexilo normal, un grupo heptilo normal, un grupo isoheptilo, un grupo octilo normal, un grupo isooctilo, un grupo 2-etilhexilo, un grupo nonilo normal, un grupo isononilo, un grupo 2-propilheptilo o un grupo isodecilo.
Además, cuando, entre los grupos alquilo, se aplica un grupo alquilo normal, es decir, un grupo alquilo lineal, se sabe que una característica, tal como la resistencia a baja temperatura, se vuelve excelente. Sin embargo, comercialmente, un grupo isoalquilo ramificado tiene una viabilidad económica excelente. En el caso de tal plastificante a base de trimelitato, cuando se satisface el número de carbono mencionado anteriormente, se puede esperar un efecto de mejora de la eficiencia de plastificación, resistencia a la migración, pérdida volátil, retención del alargamiento y migración de tensión.
Plastificante a base de citrato
De acuerdo con una realización de la presente invención, la composición plastificante incluye un plastificante a base de citrato, que se representa mediante la Fórmula 2 a continuación.
[Fórmula 2]
En la Fórmula 2, R7 es hidrógeno.
En el caso del plastificante a base de citrato, cada uno de R4 a R6 de Fórmula 2 es independientemente un grupo pentilo, un grupo isopentilo, un grupo hexilo, un grupo isohexilo, un grupo heptilo, un grupo isoheptilo, un grupo octilo normal, un grupo 2-etilhexilo, un grupo nonilo normal o un grupo isononilo, y R4 a R6 pueden ser iguales o diferentes entre sí.
El citrato en el que R4 a R6 son grupos alquilo diferentes que tienen de 5 a 9 átomos de carbono puede ser, por ejemplo, un citrato que tiene un sustituyente combinado de un grupo isopentilo y un grupo isononilo, un citrato que tiene un sustituyente combinado de un grupo 2-etilhexilo y un grupo isononilo, o un citrato que tiene un sustituyente combinado de un grupo isopentilo y un grupo 2-etilhexilo, o puede ser cualquier otro citrato en el que R4 a R6 tienen de 5 a 9 átomos de carbono, y que tienen un sustituyente combinado de dos grupos alquilo que tienen diferente número de átomos de carbono. En este punto, el grupo alquilo puede ser lineal o ramificado.
El citrato en el que R4 a R6 son los mismos grupos alquilo que tienen de 5 a 9 átomos de carbono puede ser, por ejemplo, citrato de triisopentilo (TIPC), citrato de trihexilo (THxC), citrato de triheptilo (THpC), citrato de triisoheptilo (TiHpC), citrato de tri(2-etilhexilo) (TEHC), o citrato de triisononilo (TINC), o puede ser cualquier grupo alquilo con 5 a
9 átomos de carbono.
Preferentemente, se aplica un grupo alquilo que tiene 5 o más átomos de carbono, y cuando se aplica un alcohol que tiene de 5 a 9 átomos de carbono, en lugar de los que tienen más átomos de carbono, incluso mediante el uso de una pequeña cantidad de tal plastificante, se pueden exhibir los mismos efectos o mayores en la eficiencia de plastificación y la tasa de absorción. Además, el límite superior del número de átomos de carbono del grupo alquilo puede ser 9, y cuando el número de átomos de carbono supera los 9, debido a un aumento excesivo del peso molecular, existe una preocupación por el deterioro de características tales como una tasa de absorción, eficiencia de plastificación, etc.
Mientras tanto, cuando un grupo acetilo está presente en el plastificante a base de citrato, es decir, R7 es un grupo acetilo, una propiedad física del plastificante, particularmente la eficiencia de plastificación, puede deteriorarse, y los costes adicionales del equipo para tratar el ácido cítrico residual generado como subproducto también pueden ser necesarios en un proceso de fabricación. Cuando se introduce un grupo acetilo como se ha descrito anteriormente, puede haber consideraciones tales como la adición de etapas de proceso y el aumento de los costes de producción debido al tratamiento de un subproducto.
En otras palabras, en el plastificante a base de citrato, cuando R7 de Fórmula 2 es un grupo acetilo, en comparación con el hidrógeno, los problemas de eficiencia de plastificación reducida, la adición de una mayor cantidad de plastificante para superar la eficiencia reducida, y los costes de producto aumentados pueden así acompañar y, por lo tanto, el plastificante a base de citrato, en el que R7 es un grupo acetilo, puede no ser superior al plastificante en el que R7 es hidrógeno en diversos aspectos tales como comerciabilidad, viabilidad económica y propiedades físicas.
Método de preparación
En la presente invención, un método para preparar la composición plastificante puede ser un método de mezcla, y una composición puede prepararse mediante un proceso para preparar un plastificante a base de trimelitato y un plastificante a base de citrato de forma independiente, y a continuación se mezclan entre sí.
Cuando el plastificante a base de trimelitato se prepara por esterificación directa, puede realizarse un proceso para aplicar uno o más alcoholes que tienen grupos alquilo R1 a R3 de Fórmula 1, por ejemplo, alcohol isopentílico, alcohol hexílico, alcohol heptílico, alcohol 2-etilhexílico, alcohol isononílico y alcohol 2-propilheptílico, y para hacer reaccionar el uno o más alcoholes con ácido trimelítico.
La esterificación directa puede realizarse añadiendo ácido trimelítico a un alcohol y añadiendo un catalizador para inducir una reacción en una atmósfera de nitrógeno; eliminando un alcohol sin reaccionar y neutralizando un ácido sin reaccionar; y realizando la deshidratación y la filtración a través de destilación al vacío.
Además, el alcohol puede usarse del 150 al 500 % en moles, del 200 al 400 % en moles, del 200 al 350 % en moles, del 250 al 400 % en moles, o del 270 al 330 % en moles con respecto al 100 % en moles de ácido trimelítico.
Mientras tanto, el catalizador usado en la esterificación puede ser, por ejemplo, uno o más seleccionados de catalizadores de ácido tales como ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido fosfórico, ácido nítrico, ácido paratoluenosulfónico, ácido metanosulfónico, ácido etanosulfónico, ácido propanosulfónico, ácido butanosulfónico y ácido alquilsulfúrico, sales metálicas tales como sulfato de aluminio, fluoruro de litio, cloruro de potasio, cloruro de cesio, cloruro de calcio, cloruro de hierro y fosfato de aluminio, óxidos metálicos tales como un heteropoliácido, zeolitas naturales/sintéticas, resinas de intercambio catiónico y aniónico, y metales orgánicos tales como titanato de tetraalquilo y un polímero del mismo. Preferentemente, el catalizador es titanato de tetraalquilo.
La cantidad del catalizador usado en el presente documento puede variar según su tipo y, como ejemplo, puede usarse un catalizador homogéneo en un intervalo del 0,01 al 5 % en peso, del 0,01 al 3 % en peso, del 1 al 5 % en peso o del 2 al 4 % en peso con respecto al 100 % en peso de los reactivos totales, y se puede usar un catalizador heterogéneo en un intervalo del 5 al 200 % en peso, del 5 al 100 % en peso, del 20 al 200 % en peso o del 20 al 150 % en peso con respecto al peso total de los reactivos.
En este punto, la temperatura de reacción puede estar dentro en un intervalo de 180 a 280 °C, de 200 a 250 °C o de 210 a 230 °C.
Para preparar el plastificante a base de trimelitato en una mezcla, se prepara un compuesto de trimelitato a través de la esterificación directa como se ha descrito anteriormente y a continuación se mezcla, o se pueden aplicar dos o más tipos de alcoholes en la esterificación directa. Como alternativa, el plastificante a base de trimelitato puede prepararse a través de la transesterificación en la que un compuesto de trimelitato, tal como trimelitato de tri(2-etilhexilo) o trimelitato de triisononilo, se hace reaccionar con un alcohol tal como alcohol 2-propilheptílico, alcohol isopentílico o alcohol heptílico.
El término "transesterificación" que se usa en el presente documento se refiere a una reacción entre un alcohol y un éster en la que R" de un éster se intercambia con R' de un alcohol como se muestra en el Esquema de reacción 1:
[Esquema de reacción 1]
Por ejemplo, cuando la transesterificación se realiza usando alcohol isononílico como alcohol y trimelitato de tri(2-etilhexilo) como trimelitato, un isonóxido del alcohol ataca todos los carbonos de carbonilo en tres grupos 2-etilhexilo (RCOOR") presentes en el trimelitato y, por lo tanto, se puede formar un trimelitato en el que los grupos 2-etilhexilo (RCOOR") están sustituidos por grupos isononilo; cuando se atacan los carbonos de carbonilo en dos grupos 2-etilhexilo, se pueden formar tres tipos de compuestos en los que los dos grupos 2-etilhexilo están sustituidos por grupos isononilo; cuando se atacan los carbonos de carbonilo de un grupo 2-etilhexilo, se pueden formar tres tipos de compuestos en los que un grupo 2-etilhexilo está sustituido por un grupo isononilo; y el trimelitato de tri(2-etilhexilo) puede permanecer como una porción sin reaccionar que no participa en la reacción.
De acuerdo con una realización de la presente invención, en el plastificante a base de trimelitato preparado mediante la transesterificación, la relación de composición de los compuestos en la composición a base de trimelitato puede controlarse de acuerdo con una cantidad de alcohol añadido.
La cantidad de un alcohol añadido puede ser de 0,1 a 89,9 partes en peso, específicamente de 3 a 50 partes en peso, y más específicamente de 5 a 40 partes en peso con respecto a 100 partes en peso del citrato.
De acuerdo con una realización de la presente invención, la transesterificación puede realizarse a una temperatura de reacción de 120 a 190 °C, preferentemente, de 135 a 180 °C, más preferentemente, de 141 a 179 °C durante 10 minutos a 10 horas, preferentemente, de 30 minutos a 8 horas, y más preferentemente, de 1 a 6 horas. Dentro de los intervalos de temperatura y tiempo mencionados anteriormente, el plastificante a base de tereftalato, que es una mezcla con una relación de composición deseada, se puede obtener de manera eficaz. En este punto, el tiempo de reacción puede calcularse a partir del momento en que se alcanza la temperatura de reacción después de aumentar la temperatura de los reactivos.
La transesterificación puede realizarse en presencia de un catalizador de ácido o un catalizador metálico, lo que proporciona un efecto de reducción del tiempo de reacción.
El catalizador de ácido puede ser, por ejemplo, ácido sulfúrico, ácido metanosulfónico o ácido p-toluenosulfónico, y el catalizador metálico puede ser, por ejemplo, un catalizador organometálico, un catalizador de óxido metálico, un catalizador de sal metálica, o un metal en sí mismo.
El componente metálico puede ser, por ejemplo, uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en estaño, titanio y circonio, o una mezcla de dos o más de los mismos.
La esterificación directa y la transesterificación también pueden usarse para preparar el plastificante a base de citrato descrito anteriormente (usando ácido cítrico en lugar de ácido trimelítico). En este caso, al igual que el plastificante a base de trimelitato, el plastificante a base de citrato también puede prepararse en una mezcla de componentes en una relación predeterminada, y la relación de composición de la mezcla producida puede controlarse ajustando el contenido de alcohol como material de reacción. Otros detalles de la preparación de un plastificante de citrato mediante esterificación o transesterificación directa pueden ser los mismos que se aplican a la preparación del plastificante a base de trimelitato.
Además, como material de reacción, el ácido cítrico y el ácido trimelítico, que son materiales a base de ácido carboxílico, pueden reemplazarse por un anhídrido de ácido.
Mientras tanto, la composición plastificante puede prepararse preparando cada componente de forma independiente y a continuación mezclando los componentes, o a través de esterificación simultánea con una mezcla de componentes.
Específicamente, cuando se pretende aplicar grupos alquilo que tienen el mismo número de átomos de carbono al plastificante a base de citrato y al plastificante a base de trimelitato, el plastificante puede prepararse a través de esterificación directa de una mezcla ácida de ácido cítrico y ácido trimelítico con un alcohol que tiene un grupo alquilo específico y, en este caso, puede obtenerse una composición plastificante en la que los grupos alquilo del citrato y el trimelitato tienen el mismo número de átomos de carbono.
Es decir, cuando se usa el mismo alcohol, una reacción simultánea entre dos o más ácidos o anhídridos de ácido y un alcohol puede ser un método comercialmente económico.
De acuerdo con otra realización de la presente invención, se proporciona una composición de resina preparada mezclando de 5 a 150 partes en peso, de 20 a 100 partes en peso, de 30 a 80 partes en peso o de 40 a 70 partes en peso de la composición plastificante preparada como se ha descrito anteriormente con una resina, con respecto a 100 partes en peso de la resina.
La resina puede seleccionarse de etilenvinilacetato, polietileno, polipropileno, policetona, cloruro de polivinilo, poliestireno, poliuretano y un elastómero termoplástico.
Además, la composición de resina puede mezclarse con diversos aditivos tales como un estabilizador térmico, un estabilizante, un lubricante, una carga, etc., y el tipo o contenido del mismo puede determinarse como se conoce en la técnica.
La composición de resina preparada como se ha descrito anteriormente puede proporcionar una composición de resina eficaz tanto en el calandrado como en la formulación de compuestos, y la composición de resina puede aplicarse en, por ejemplo, la fabricación de alambres, materiales para suelos, materiales para interiores de automóviles, películas, láminas o tubos.
Ejemplos
En lo sucesivo en el presente documento, para explicar la presente invención en detalle, la presente invención se describirá en detalle con referencia a los ejemplos. Sin embargo, los ejemplos de acuerdo con la presente invención pueden modificarse en una diversidad de formas diferentes, y el alcance de la presente invención no debe interpretarse como limitado a los ejemplos que se describen a continuación. Las realizaciones de ejemplo de la presente invención se proporcionan para que los expertos en la materia entiendan más completamente la presente invención.
<Preparación de plastificante a base de trimelitato>
Ejemplo de preparación 1: Preparación de trimelitato de tributilo (TBTM)
Finalmente, se obtuvieron 1.112 g de trimelitato de tributilo (rendimiento: 98 %) usando 576,3 g de ácido trimelítico anhidro y 866 g de alcohol n-butílico como materiales de reacción.
Ejemplo de preparación 2: Preparación de trimelitato de triisopentilo (TIPTM)
Finalmente, se obtuvieron 1.236 g de trimelitato de triisopentilo (rendimiento: 98 %) usando 576,3 g de ácido trimelítico anhidro y 1.030 g de alcohol isopentílico como materiales de reacción.
Ejemplo de preparación 3: Preparación de trimelitato de trihexilo (THxTM)
Finalmente, se obtuvieron 1.360 g de trimelitato de trihexilo (rendimiento: 98 %) usando 576,3 g de ácido trimelítico anhidro y 1.196 g de alcohol hexílico como materiales de reacción.
Ejemplo de preparación 4: Preparación de trimelitato de tri(2-etilhexilo) (TEHTM)
Finalmente, se obtuvieron 1.607 g de trimelitato de tri(2-etilhexilo) (rendimiento: 98 %) usando 576,3 g de ácido trimelítico anhidro y 1.521 g de alcohol 2-etilhexílico como materiales de reacción.
Ejemplo de preparación 5: Preparación de trimelitato de triisononilo (TINTM)
Finalmente, se obtuvieron 1.731 g de trimelitato de triisononilo (rendimiento: 98 %) usando 576,3 g de ácido trimelítico anhidro y 1.685 g de alcohol isononílico como materiales de reacción.
Ejemplo de preparación 6: Preparación de trimelitato de tri(2-propilheptilo) (TPHTM)
Finalmente, se obtuvieron 1.855 g de trimelitato de tri(2-propilheptilo) (rendimiento: 98 %) usando 576,3 g de ácido trimelítico anhidro y 1.852 g de alcohol 2-propilheptílico como materiales de reacción.
<Preparación de plastificante a base de citrato>
Ejemplo de preparación 7: Preparación de citrato de triisopentilo (TIPC)
Finalmente, se obtuvieron 1.183 g de citrato de triisopentilo (rendimiento: 98 %) usando 576 g de ácido cítrico y 1.030 g de alcohol isopentilo como materiales de reacción.
Ejemplo de preparación 8: Preparación de citrato de trihexilo (THxC)
Finalmente, se obtuvieron 1.307 g de citrato de trihexilo (rendimiento: 98 %) usando 576 g de ácido cítrico y 1.196 g de alcohol hexílico como materiales de reacción.
Ejemplo de preparación 9: Preparación de citrato de tri(2-etilhexilo) (TEHC)
Finalmente, se obtuvieron 1.554 g de citrato de tri(2-etilhexilo) (rendimiento: 98 %) usando 576 g de ácido cítrico y 1.521 g de alcohol 2-etilhexílico como materiales de reacción.
Ejemplo de preparación 10: Preparación de citrato de triisononilo (TINC)
Finalmente, se obtuvieron 1.679 g de citrato de triisononilo (rendimiento: 98 %) usando 576 g de ácido cítrico y 1.685 g de alcohol isononílico como materiales de reacción.
Las composiciones plastificantes de los ejemplos se prepararon mezclando los materiales preparados en los Ejemplos de preparación 1 a 10, y a continuación las composiciones plastificantes de los ejemplos, los ejemplos comparativos y el ejemplo de referencia se resumieron en la Tabla 1 a continuación. La evaluación de las propiedades físicas de las composiciones plastificantes se realizó de acuerdo con los siguientes elementos de prueba. Todos los materiales, además de los materiales preparados en los ejemplos de preparación, se fabrican por Lg Chem Ltd.
T l 1
<Elementos de prueba>
Medición de la dureza
La dureza Shore (Shore "A") se midió a 25 °C en condiciones de 3T y 10 s de acuerdo con la norma ASTM D2240.
Medición de la resistencia a la tracción
De acuerdo con la norma ASTM D638, cada espécimen se extrajo a una velocidad de cruceta de 200 mm/min (IT) usando un medidor U.T.M (Fabricante; Instron, n.° de modelo; 3345), hasta que se rompió el espécimen. La resistencia a la tracción se calculó de la siguiente manera:
Resistencia a la tracción (kgf/cm2) = [Valor de carga (kgf)/grosor (cm)] x anchura (cm) Medición de la tasa de alargamiento
De acuerdo con la norma ASTM D638, cada espécimen se sometió a tracción a una velocidad de cruceta de 200 mm/min (IT) usando un U.T.M hasta que se rompió el espécimen. Se calculó una tasa de alargamiento de la siguiente manera:
Tasa de alargamiento (%) = (longitud después del alargamiento/longitud inicial) x 100 Medición de la pérdida por migración
Se obtuvo un espécimen experimental con un grosor de 2 mm o más de acuerdo con KSM-3156, y se unieron una placa de vidrio y papel encerado a ambos lados del espécimen, respectivamente, seguido de la aplicación de una carga de 2 kgf/cm2. La muestra se mantuvo en un horno de convección forzada (80 °C) durante 72 horas, a continuación se sacó del horno y se enfrió a temperatura ambiente durante 4 horas. Posteriormente, después de retirar la placa de vidrio y el papel encerado adherido a ambos lados del espécimen, se midieron los pesos del espécimen antes y después del mantenimiento en el horno para calcular una pérdida por migración mediante la siguiente ecuación:
Pérdida por migración (%) = [(Peso inicial del espécimen a temperatura ambiente-Peso del espécimen después de mantenerse en el horno)/Peso inicial del espécimen a temperatura ambiente] x 100
Medición de pérdida volátil
El espécimen preparado se procesó a 121 °C durante 168 horas, y se midió un peso del espécimen:
Pérdida volátil (% en peso) = [(Peso inicial del espécimen-Peso del espécimen después del procesamiento)/Peso inicial del espécimen] x 100
Medición de retenciones de resistencia a la tracción y alargamiento
La medición de las retenciones de la resistencia a la tracción y el alargamiento se realizó aplicando calor a los especímenes a 121 °C durante 168 horas y midiendo las retenciones de la resistencia a la tracción y el alargamiento que quedaban en los especímenes, y los métodos de medición son los mismos que para la resistencia a la tracción y una tasa de alargamiento.
Medición de la resistencia a baja temperatura
Se midieron las temperaturas a las que tres de los cinco especímenes fabricados previamente se rompieron por un impacto después de haberse mantenido a una temperatura específica durante 3 minutos.
Ejemplo experimental 1: Evaluación de las propiedades físicas 1
Los especímenes se fabricaron usando composiciones plastificantes mixtas de los ejemplos y ejemplos comparativos enumerados en la Tabla 1.
Para fabricar un espécimen, con referencia a la norma ASTM D638, con respecto a 100 partes en peso de una resina de cloruro de polivinilo (PVC (LS100)), 50 partes en peso de cada una de las composiciones plastificantes preparadas en los ejemplos y los ejemplos comparativos, 5 partes en peso de RUP 144 (Adeka Korea Co., Ltd.) como estabilizador, 40 partes en peso de Omya IT (Omya Inc.) como carga, y 0,3 partes en peso de St-A (Isu Chemical, Co., Ltd.) como lubricante, se combinaron y se mezclaron a 700 rpm y a 98 °C. Los especímenes se fabricaron procesando la mezcla usando un molino de rodillos a 160 °C durante 4 minutos y comprimiendo el producto resultante en una prensa a 180 °C durante 3 minutos (baja presión) y 2,5 minutos (alta presión).
Se evaluaron los especímenes para cada uno de los elementos de prueba, y los resultados se muestran en la Tabla 2 a continuación.
Con referencia a la Tabla 2, en el caso de los Ejemplos 1 a 9, en donde un plastificante a base de trimelitato y un plastificante a base de citrato, que son materiales en los que se une un grupo alquilo que tiene un número adecuado de átomos de carbono, se mezclaron adecuadamente, se puede confirmar que los plastificantes exhibieron propiedades físicas iguales o superiores, en comparación con el DIDP como referencia. El DIDP es un producto plastificante que se ha usado ampliamente y, aunque tiene una alta calidad, el DIDP provoca un problema ambiental como producto a base de ftalato. Es decir, se confirma que todas las propiedades físicas de las composiciones plastificantes de los Ejemplos 1 a 9, en comparación con el DIDP, pueden mejorarse a niveles iguales o superiores, además de tener ventajas medioambientales.
Sin embargo, se puede confirmar que, en contraste con los Ejemplos 1 a 9, cuando el plastificante a base de trimelitato o el plastificante a base de citrato se usa únicamente sin mezclar, la pérdida por migración se reduce notablemente en comparación con el DIDP, y el Ejemplo comparativo 1 exhibe significativamente menor eficiencia de plastificación (dureza), tasa de alargamiento y resistencia a baja temperatura que los Ejemplos 1 a 9, e incluso que el producto convencional DIDP. Además, se puede confirmar que, en comparación con los Ejemplos 1 a 9, el Ejemplo comparativo 2 tiene significativamente menor retención de la resistencia a la tracción y el alargamiento, el Ejemplo comparativo 3 tiene significativamente menor retención de la resistencia a la tracción, y el Ejemplo comparativo 4 tiene significativamente menor eficiencia de plastificación y retención del alargamiento.
Además, resulta evidente que, en el caso de los Ejemplos comparativos 5 y 6, que no satisfacen el intervalo del número de átomos de carbono, exhiben un nivel muy bajo de pérdida por migración, y puede confirmarse que el Ejemplo comparativo 5 tiene 4 átomos de carbono a base de citrato, que no satisface de 5 a 9 átomos de carbono, y tiene una pérdida volátil cuatro veces mayor que los ejemplos y, por lo tanto, una cantidad considerablemente grande del plastificante desaparece durante un proceso de calentamiento, y la retención de la resistencia a la tracción también se encuentra en un nivel muy bajo. Además, en el Ejemplo comparativo 6, como el plastificante a base de citrato tiene más de 9 átomos de carbono, se puede confirmar que la eficiencia de plastificación y la tasa de alargamiento disminuyen significativamente, y la resistencia a baja temperatura también se encuentra en un nivel bajo.
Ejemplo experimental 2: Evaluación de las propiedades físicas 2 (Diferencia según la ausencia y presencia de un grupo acetilo)
Los especímenes se fabricaron como se describe en el Ejemplo experimental 1 usando las composiciones plastificantes mixtas de los ejemplos y los ejemplos comparativos enumerados en la Tabla 1 y se evaluaron para cada elemento de prueba. Los resultados se muestran en la Tabla 3 a continuación.
Los Ejemplos comparativos 7 y 8 se preparan usando los plastificantes preparados mediante la unión de un grupo acetilo a cada uno de los plastificantes a base de citrato aplicados en los Ejemplos 1 y 7, respectivamente, y con referencia a la Tabla 3, cuando se aplica un citrato unido a un grupo acetilo, se puede confirmar que los Ejemplos comparativos 7 y 8 fueron inferiores al producto convencional DIDP en algunas de las propiedades físicas, y fueron inferiores a los Ejemplos 1 y 7 en todas las propiedades físicas.
Además, en el caso de un plastificante a base de citrato que se une a un grupo acetilo, existe una pérdida económica considerable debido a un proceso de fabricación complicado y al ácido acético residual, y no se ha solucionado el problema ambiental causado por el ácido acético residual. Por lo tanto, no solo en términos de rendimiento, sino también de aspectos económicos y ambientales del plastificante, se puede confirmar que es preferente aplicar un plastificante al que no se une un grupo acetilo.
Ejemplo experimental 3: Evaluación de las propiedades físicas 3 (Diferencia según adición de aceite epoxidado)
Los especímenes se fabricaron usando las composiciones plastificantes mixtas de los ejemplos y ejemplos comparativos enumerados en la Tabla 1 como se describe en el Ejemplo experimental 1 y se evaluaron para cada elemento de prueba. Los resultados se muestran en la Tabla 4 a continuación.
Los Ejemplos comparativos 9 y 10 se preparan añadiendo aceite de soja epoxidado como un aceite epoxidado a las composiciones plastificantes de los Ejemplos 2 y 5, respectivamente. Con referencia a la Tabla 4, se puede confirmar que los Ejemplos comparativos 9 y 10 tenían una mala resistencia a baja temperatura, en comparación con el producto convencional DIDP, y su eficiencia de plastificación disminuyó significativamente, la retención de la resistencia a la tracción y la tasa de alargamiento disminuyeron significativamente, en comparación con los ejemplos en los que no se añadió aceite epoxidado.
Por consiguiente, se confirmó que, en el caso de la composición plastificante en la que se mezcla el plastificante a base de trimelitato con el plastificante a base de citrato, se controla necesariamente el número de átomos de carbono de cada material, y como plastificante a base de citrato debe usarse un plastificante a base de citrato al que no esté unido un grupo acetilo, y la adición del aceite epoxidado no es preferente en términos de calidad del plastificante.
Claims (4)
1. Una composición plastificante, que consiste en:
un plastificante a base de trimelitato representado por la Fórmula 1 a continuación; y un plastificante a base de citrato representado por la Fórmula 2 a continuación,
que no contiene aceite epoxidado,
en donde el plastificante a base de trimelitato y el plastificante a base de citrato se incluyen en una relación en peso de 90:10 a 10:90,
[Fórmula 1]
en donde cada uno de R1 a R3 en la Fórmula 1 se selecciona independientemente del grupo que consiste en un grupo butilo normal, un grupo isobutilo, un grupo pentilo normal, un grupo isopentilo, un grupo hexilo normal, un grupo heptilo normal, un grupo isoheptilo, un grupo octilo normal, un grupo isooctilo, un grupo 2-etilhexilo, un grupo nonilo normal, un grupo isononilo, un grupo 2-propilheptilo y un grupo isodecilo, y
[Fórmula 2]
en la Fórmula 2, cada uno de R4 a R6 se selecciona independientemente del grupo que consiste en un grupo pentilo, un grupo isopentilo, un grupo hexilo, un grupo isohexilo, un grupo heptilo, un grupo isoheptilo, un grupo octilo normal, un grupo 2-etilhexilo, un grupo nonilo normal y un grupo isononilo, y R7 es hidrógeno.
2. La composición plastificante de la reivindicación 1, en donde el plastificante a base de trimelitato y el plastificante a base de citrato se incluyen en una relación en peso de 70:30 a 30:70.
3. Una composición de resina, que comprende:
100 partes en peso de una resina; y
de 5 a 150 partes en peso de la composición plastificante de la reivindicación 1.
4. La composición de resina de la reivindicación 3, en donde la resina es una o más seleccionadas del grupo que consta de etilenvinilacetato, polietileno, polipropileno, policetona, cloruro de polivinilo, poliestireno, poliuretano y un elastómero termoplástico.
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