A migração e difusão de plastificantes em produtos de PVC podem causar amarelecimento, endurecimento e fragilidade dos produtos, o que afetará o desempenho dos produtos. O que é mais sério é que a maior quantidade de plastificantes de ésteres ftalatos (PAEs) tem riscos carcinogênicos em potencial e colocarão em risco a saúde humana e poluirão o meio ambiente após serem retirados dos produtos de PVC. Portanto, estudar o mecanismo de migração e métodos de inibição de plastificantes em produtos de PVC é de grande importância para inibir a ocorrência de migração e desenvolver produtos de PVC não migrantes.
1. Mecanismo de migração do plastificante
A força entre o plastificante e as moléculas de PVC é a força de van der Waals fraca e a ligação de hidrogênio, e o plastificante é fácil de migrar e difundir para o exterior durante o processamento e uso.
Existem quatro formas principais de migração e difusão de plastificantes:
①Volatilize da superfície dos produtos de PVC para a atmosfera;
②A fase líquida em contato com o produto de PVC é extraída;
③ A migração e a difusão ocorrem no material sólido ou semissólido em contato com o produto de PVC;
④Exudado de produtos de PVC sob pressão.
A migração e difusão do plastificante passam principalmente por três fases: o plastificante difunde-se para a superfície interna, forma um&recumbent" estado na superfície interna e se difunde para longe da superfície do produto.
A migração e difusão do plastificante podem ser consideradas como a transferência de pequenas substâncias moleculares no polímero, que é a migração nas lacunas entre os segmentos do polímero. Os segmentos de cadeia molecular de polímero geralmente incluem tipos lineares, ramificados e reticulados, e haverá arranjo e empilhamento entre os segmentos de cadeia. Portanto, a estrutura da rede espacial interna do polímero é extremamente complexa, e existem regiões cristalinas e amorfas ao mesmo tempo. As regiões amorfas são principalmente amorfas, com mais lacunas entre os segmentos do que as regiões cristalinas. Portanto, a velocidade de migração e difusão de pequenas moléculas na região cristalina é menor do que na região amorfa. A morfologia das regiões cristalinas, regiões amorfas e segmentos moleculares mudará com as mudanças nas condições externas, como a temperatura.
2. Fatores que afetam a migração do plastificante
Os principais fatores que afetam a migração e difusão de plastificantes em produtos de PVC são temperatura, características do produto de PVC, características moleculares do plastificante, conteúdo de plastificante, meio, etc.
① Temperatura: A temperatura pode afetar significativamente a ocorrência de difusão. Quanto mais alta a temperatura, maior a energia de ativação térmica dos átomos e mais fácil ocorrerá a migração.
②Características do produto PVC: refletidas principalmente no volume livre do segmento de rede e nas características de movimentação do segmento de rede. Quando o volume livre mínimo necessário para o movimento das moléculas do plastificante é menor do que o volume livre do segmento do polímero, as moléculas do plastificante podem se difundir através do segmento do polímero. Quanto maior o volume livre no PVC, mais fácil será a migração das moléculas do plastificante. Quanto maior o grau de insaturação da cadeia molecular do PVC, mais forte será a mobilidade e mais fácil será a difusão do plastificante.
③As características moleculares do plastificante: O peso molecular relativo do plastificante afeta diretamente sua capacidade de migração. Quanto maior o peso molecular relativo, mais difícil é a difusão em produtos de PVC. Quando o volume molecular do plastificante é o mesmo, o plastificante com moléculas planas ou longas é mais fácil de difundir do que o plastificante com moléculas esféricas.
④ Conteúdo do plastificante: quando as outras condições são iguais, quanto maior o conteúdo do plastificante, mais fácil será a migração.
⑤Médio: De modo geral, o plastificante é mais fácil de ser retirado pelo solvente da fase oleosa, mas mais difícil de ser retirado pela fase aquosa.