Apa itu plasticizer di PVC?

Polyvinyl chloride (PVC) adalah salah satu plastik yanG palinG banyak diproduksi dan serbaGuna di dunia. Namun, dalam bentuk murni, PVC adalah bahan yang kaku dan rapuh. Untuk membuka potensi penuh dan memperluas aplikasinya, plasticizer dimasukkan. Plasticizer adalah aditif, biasanya ester organik titik-didam, yang dicampur dengan polimer untuk meningkatkan fleksibilitas, kemampuan kerja, dan ekstensibilitasnya. Dalam konteks PVC, plasticizer secara fundamental mengubah sifat fisiknya, membuatnya lembut, lentur, dan jauh lebih mudah beradaptasi untuk berbagai produk.

Mekanisme plastisisasi

Inti dari struktur PVC terdiri dari rantai polimer panjang. Dalam PVC yang kaku, rantai ini dikemas dengan ketat dan disatukan oleh kekuatan antarmolekul yang kuat, terutama interaksi dipol-dipol karena ikatan karbon-klorin polar. Ketika plasticizer ditambahkan, molekulnya menyelingi diri antara rantai polimer PVC ini. Penyisipan ini secara efektif meningkatkan volume bebas dalam matriks polimer dan melemahkan gaya antarmolekul yang menyatukan rantai.

Efek "pelumas" ini memungkinkan rantai PVC untuk bergerak lebih bebas melewati satu sama lain pada suhu yang lebih rendah dan dengan kekuatan eksternal yang lebih sedikit. Akibatnya, suhu transisi kaca ( $T_g$ ) dari PVC diturunkan. Itu $T_g$ adalah suhu di bawah polimer menjadi keras dan rapuh, dan di atasnya menjadi lebih mudah karet dan fleksibel. Dengan menurunkan $T_g$ , plasticizer memungkinkan PVC tetap fleksibel dan dapat diterapkan pada suhu kamar dan bahkan pada suhu di bawah nol, tergantung pada jenis dan konsentrasi plasticizer.

Fungsi dan manfaat utama plasticizer di PVC

Penambahan plasticizer ke PVC memberikan beberapa manfaat kritis:

• Peningkatan fleksibilitas dan kelembutan: Ini adalah fungsi yang paling menonjol, memungkinkan PVC digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan kemampuan menekuk, seperti kabel, selang, dan film.

• Peningkatan kemampuan proses: Plasticizer mengurangi viskositas leleh dari PVC, membuatnya lebih mudah untuk diproses selama ekstrusi, kalender, cetakan injeksi, dan teknik manufaktur lainnya. Ini berarti suhu pemrosesan yang lebih rendah dan konsumsi energi.

• Ekstensibilitas dan elastisitas yang ditingkatkan: PVC plastis dapat diregangkan dan cacat tanpa pecah, yang penting untuk aplikasi seperti kulit sintetis, kain berlapis, dan tabung medis.

• Berkurang kerapuhan: Mereka mencegah bahan retak atau hancur di bawah dampak atau pada suhu rendah.

• Daya tahan dan umur panjang: Dengan memberikan fleksibilitas, plasticizer dapat berkontribusi pada daya tahan keseluruhan dan umur produk PVC di berbagai lingkungan.

• Kejelasan dan permukaan yang lebih baik: Dalam beberapa kasus, plasticizer dapat meningkatkan transparansi dan estetika permukaan produk PVC.

Jenis plasticizer yang digunakan dalam PVC

Secara historis, plasticizer paling umum untuk PVC adalah phthalate , khususnya di- (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP atau DOP) dan Diisononyl phthalate (DINP). Namun, pertumbuhan masalah lingkungan dan kesehatan telah menyebabkan diversifikasi jenis plasticizer.

Kategori umum plasticizer meliputi:

• Phthalates: Sementara beberapa phthalate berat molekul tinggi (seperti DINP, DDP, DPHP) masih banyak digunakan, penggunaannya dalam aplikasi sensitif tertentu (mis., Mainan, perangkat medis) dibatasi atau dihapus karena potensi efek kesehatan.

• Terephthalates: Seperti dioctyl terephthalate (DOTP atau DEHT), sering digunakan sebagai alternatif untuk phthalate, menawarkan kinerja yang sama dengan profil toksikologis yang lebih menguntungkan.

• Adipates: Seperti dioctyl adipate (DOA), yang dikenal karena fleksibilitas suhu rendah yang baik.

• Trimellitates: Ini adalah plasticizer berat molekul yang lebih tinggi yang menawarkan keabadian yang sangat baik dan volatilitas rendah, membuatnya cocok untuk aplikasi suhu tinggi seperti insulasi kawat dan kabel.

• Citrates: Sering digunakan dalam aplikasi sensitif seperti pengemasan makanan dan perangkat medis karena toksisitasnya yang rendah. Contohnya termasuk trietil sitrat (TEC) dan tributil sitrat (TBC).

• Minyak kedelai epoksidisasi (ESBO): Plasticizer berbasis bio yang juga bertindak sebagai penstabil panas sekunder di PVC.

• Plasticizer polimer: Ester berat molekul tinggi yang menawarkan keabadian dan resistensi yang sangat baik terhadap ekstraksi, membuatnya cocok untuk barang yang tahan lama dan lingkungan yang menuntut. Namun, mereka kurang efisien dalam plastisisasi dibandingkan plasticizer monomer.

• Plasticizer berbasis bio dan berkelanjutan: Kategori yang muncul yang berfokus pada sumber daya terbarukan, didorong oleh kesadaran lingkungan dan tekanan peraturan.

Pemilihan plasticizer spesifik atau campuran plasticizer tergantung pada sifat yang diinginkan dari produk PVC akhir, kondisi pemrosesan, biaya, persyaratan peraturan, dan pertimbangan lingkungan.

Pertimbangan dalam pemilihan dan penggunaan plasticizer

Memilih plasticizer yang tepat untuk aplikasi PVC melibatkan interaksi faktor yang kompleks:

• Efisiensi: Berapa banyak plasticizer yang dibutuhkan untuk mencapai tingkat fleksibilitas yang diinginkan?

• Keabadian: Seberapa baik plasticizer tetap dalam matriks PVC dari waktu ke waktu, menolak migrasi, volatilisasi, atau ekstraksi? Ini sangat penting untuk kinerja jangka panjang.

• Kesesuaian: Plasticizer harus kompatibel dengan PVC, artinya harus bercampur dengan baik dan tidak "mekar" atau dikeluarkan dari permukaan.

• Fleksibilitas suhu rendah: Untuk aplikasi luar ruangan atau yang berada di iklim dingin, kemampuan plasticizer untuk mempertahankan fleksibilitas pada suhu rendah sangat penting.

• Penguapan: Kecenderungan plasticizer untuk menguap dari PVC, yang dapat menyebabkan pengerasan dari waktu ke waktu.

• Resistensi Migrasi: Kemampuan plasticizer untuk tetap berada di dalam PVC dan tidak bermigrasi ke bahan yang berdekatan, yang dapat menyebabkan lengket, pewarnaan, atau embrittlement PVC.

• Resistensi Kimia: Resistensi terhadap minyak, minyak, dan bahan kimia lainnya.

• Kemampuan mudah terbakar: Beberapa plasticizer dapat mempengaruhi karakteristik mudah terbakar PVC.

• Toksisitas dan kepatuhan peraturan: Kepatuhan terhadap peraturan kesehatan dan keselamatan, terutama untuk aplikasi yang melibatkan kontak dengan manusia, makanan, atau air.

• Biaya: Kelayakan ekonomi selalu menjadi faktor penting dalam aplikasi industri.

Sebagai kesimpulan, plasticizer adalah komponen yang sangat diperlukan dalam sebagian besar formulasi PVC, mengubah polimer yang secara inheren kaku menjadi bahan yang sangat fleksibel dan mudah beradaptasi. Pilihan mereka yang cermat dan penggabungan yang tepat adalah yang terpenting untuk mencapai karakteristik kinerja yang diinginkan dan memastikan umur panjang dan keamanan produk PVC yang tak terhitung jumlahnya yang merupakan bagian integral dari kehidupan modern.