ES2946287T3 - Composición plastificante y composición de resina que incluye la misma - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a una composición plastificante que comprende material de ciclohexano-1,2-diéster representado por la fórmula química 1 y un material trimelitato representado por la fórmula química 2, siendo la composición plastificante inocua para el medio ambiente y con una excelente estabilidad y propiedades físicas básicas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Composición plastificante y composición de resina que incluye la misma
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se refiere a una composición plastificante y una composición de resina que incluye la misma, y una composición plastificante que es respetuosa con el medio ambiente y cuyas propiedades físicas básicas y de seguridad son excelentes, y una composición de resina que incluye la misma.
ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA
En las industrias de compuestos de cloruro de polivinilo, que requieren alta resistencia al calor y baja pérdida de compuestos volátiles como principales propiedades físicas requeridas, un plastificante tiene que ser utilizado adecuadamente de acuerdo con el uso. Por ejemplo, en un compuesto de cloruro de polivinilo usado para un alambre y un cable, se pueden mezclar uno o más seleccionados del grupo que consiste en un plastificante, una carga, un estabilizador, un lubricante y un retardante de llama como un aditivo con cloruro de polivinilo de acuerdo con la resistencia a la tracción, la tasa de alargamiento, la eficiencia de plastificación, la pérdida de compuestos volátiles, la resistencia a la tracción, la tasa de alargamiento, la retención de tracción y la retención de alargamiento.
Recientemente, el ftalato de diisodecilo, que es un plastificante usado típicamente en las industrias de compuestos de alambre y materiales de automóviles, es una sustancia de observación como hormona ambiental, y su uso se está regulando. Por consiguiente, se requiere el desarrollo de un plastificante ecológico que pueda sustituir al ftalato de diisodecilo.
Sin embargo, el desarrollo de un plastificante ecológico que tenga propiedades físicas equivalentes o mejores que el ftalato de diisodecilo es insuficiente hasta ahora.
[Documento de la técnica anterior]
[Documentos de patente]
(Documento de patente 1) KR10-0957134B
El documento CN 107768037 A describe la preparación de un cable de transmisión de señal de alta velocidad de doble capa que implica una capa de recubrimiento de material de aislamiento de poliolefina sobre el conductor, y una capa de recubrimiento de material de aislamiento de etileno propileno fluorado sobre la capa de aislamiento, donde el material de aislamiento de poliolefina comprende resina de polipropileno, elastómero termoplástico y una mezcla plastificante que comprende diisopropil-ciclohexano-1,2-dicarboxilato, trioctiltrimelitato y aceite de soja epoxidado. El American Journal of Biomedical Science and Engineering, vol. 1, n.° 1, páginas 9-19, describe una composición de resina que comprende cloruro de polivinilo y di(2-etilhexil)-1,2-ciclohexanedicarboxilato y trioctiltrimelato, así como aceite de soja epoxidado.
El documento JP 2013 147520 A describe una composición plastificante para PVC que comprende un éster de ácido trimelítico TOTM, TINTM o TIDTM y un éster de ácido ciclohexanodicarboxílico DOCH, DIn Ch o DIDCH.
El documento JP 2013 147519 A describe una composición plastificante que comprende éster de ácido trimelítico TOTM y éster del ácido 1,2-ciclohexanodicarboxílico DOCH para una composición de resina de PVC.
El documento KR 2016 0134521 A describe una composición plastificante que comprende un material a base de tereftalato y un compuesto a base de succinato.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN PROBLEMA TÉCNICO
Un aspecto de la presente invención proporciona una composición plastificante que es ecológica y cuya seguridad es excelente.
Además, otro aspecto de la presente invención proporciona una composición plastificante que tiene excelentes propiedades físicas básicas tales como eficiencia de plastificación, resistencia a la migración, pérdida de compuestos volátiles, resistencia a la tracción, retención de tracción, tasa de alargamiento, retención de alargamiento, tasa de absorción y resistencia a la tensión.
SOLUCIÓN TÉCNICA
Según un aspecto de la presente invención, se proporciona una composición plastificante que incluye un material a base de ciclohexano-1,2-diéster representado por la siguiente Fórmula 1; y un material a base de trimelitato representado por la siguiente Fórmula 2:
donde en la Fórmula 1 y Fórmula 2:
R1 a R5 son un grupo isononilo.
Además, en la presente invención, se proporciona una composición de resina que incluye 100 partes por peso de una resina y 5 a 150 partes en peso de la composición plastificante.
Otras realizaciones se describen en las reivindicaciones dependientes.
EFECTOS VENTAJOSOS
La composición plastificante de la presente invención es respetuosa con el medio ambiente y tiene una seguridad y propiedades físicas básicas excelentes.
Por consiguiente, si la composición plastificante de la presente invención se incluye en una composición de resina, la composición de resina se vuelve ecológica y exhibe una excelente seguridad, y puede lograr una eficiencia de plastificación, resistencia a la migración, pérdida de compuestos volátiles, resistencia a la tracción, retención de tracción, tasa de alargamiento, retención de alargamiento, tasa de absorción y resistencia a la tensión equivalentes o mejores cuando se compara con el ftalato de diisodecilo.
MODO DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN
En lo sucesivo en el presente documento, se describirá la presente invención en más detalle para ayudar a la comprensión de la presente invención.
Se entenderá que las palabras o términos utilizados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones no se interpretarán como el significado definido en los diccionarios de uso común. Se entenderá además que las palabras o términos deben interpretarse como que tienen un significado que es consistente con su significado en el contexto de la técnica relevante y la idea técnica de la invención, basándose en el principio de que un inventor puede definir adecuadamente el significado de las palabras o términos para explicar mejor la invención.
En la presente invención, un grupo alquilo puede ser un grupo alquilo lineal o ramificado, y puede ser un grupo noctilo, un grupo isooctilo, un grupo terc-octilo, un grupo neo-octilo, un grupo n-nonilo, un grupo isononilo, un grupo terc-nonilo, un grupo neononilo, un grupo n-decilo, un grupo isodecilo, un grupo terc-decilo, un grupo neo-decilo, un grupo 2-propilpentilo, un grupo 1-metiloctilo, un grupo 2-metiloctilo, un grupo 4-metiloctilo, un grupo 5-metiloctilo, un grupo 6-metiloctilo, un grupo 7-metiloctilo, etc., pero no se limita a los mismos.
En la presente invención, un alcohol puede ser un alcohol lineal o un alcohol ramificado, y puede ser n-octanol, isooctanol, terc-octanol, neo-octanol, n-nonanol, isononanol, terc-nonanol, neo-nonanol, alcohol n-decilo, alcohol isodecilo, alcohol terc-decilo, alcohol neo-decilo, 2-etilhexanol, 1-metilheptanol, 1-etilheptanol, 2-etilheptanol, 2,2-dimetilheptanol, 2-propilheptanol, 2-propilpentanol, 1-metiloctanol, 2-metiloctanol, 4-metiloctanol, 5-metiloctanol, 6-metiloctanol, 7-metiloctanol, etc., pero no se limita a los mismos.
1. Composición plastificante
La composición plastificante según una realización de la presente invención incluye: 1) un material basado en ciclohexano-1,2-diéster representado por la siguiente Fórmula 1; y 2) un material basado en trimelitato representado por la siguiente Fórmula 2:
donde en la Fórmula 1 y Fórmula 2:
R1 a R5 son un grupo isononilo.
Además, la composición plastificante según una realización de la presente invención puede incluir además 3) un aceite epoxidado.
Además, la composición plastificante según una realización de la presente invención puede incluir además 4) un compuesto representado por la siguiente Fórmula 3:
[Fórmula 3] R6-O-C (=O) -X-C (=O) -O-R7
donde en la Fórmula 3:
X es un grupo alquileno lineal o ramificado de 2 a 8 átomos de carbono, o un grupo alquenileno lineal o ramificado de 2 a 8 átomos de carbono que contiene al menos un doble enlace; y R6 y R7 son cada uno independientemente un grupo alquilo de 3 a 5 átomos de carbono.
En lo sucesivo en el presente documento, se explicarán en detalle los elementos de configuración según una realización de la presente invención.
1) Material a base de cidohexano-1,2-diéster
El material a base de ciclohexano-1,2-diéster está representado por la Fórmula 1 y puede impartir a la composición plastificante propiedades respetuosas con el medio ambiente al excluir un componente de ftalato. Además, las propiedades de la composición plastificante, tales como la eficiencia de plastificación, la tasa de alargamiento, etc., se pueden mejorar aún más.
Si las posiciones de unión de los grupos diéster en el ciclohexano no son 1 y 2, pueden surgir defectos de migración por compresión degradante y migración por tensión.
En el material basado en ciclohexano-1,2-diéster, dos grupos, R1 y R2, que están unidos a grupos diéster, son un grupo isononilo. Si se combina un grupo alquilo que tiene menos de 8 átomos de carbono, se entiende que las propiedades mecánicas tales como pérdida de compuestos volátiles, pérdida por migración y resistencia a la tracción se degradan, y la velocidad de absorción o gelificación se vuelven demasiado rápidas y, por lo tanto, la procesabilidad puede verse afectada adversamente, y si se combina un grupo alquilo que tiene más de 10 átomos de carbono, la velocidad de absorción, la procesabilidad y la eficacia de plastificación pueden verse afectadas adversamente. En el caso de preparar directamente el material a base de ciclohexano-1,2-diéster representado por la Formula 1, se puede realizar una reacción de esterificación directa o una reacción de transesterificación de ácido ciclohexano-1,2-dicarboxílico o el derivado del mismo con un alcohol para la preparación.
El derivado del ácido ciclohexano-1,2-dicarboxílico puede ser uno o más seleccionados del grupo que consiste en un anhídrido de ácido ciclohexano-1,2-dicarboxílico y/o un éster de alquilo de ácido ciclohexano-1,2-dicarboxílico. En este caso, el éster alquílico puede ser un éster alquílico de 1 a 12 átomos de carbono.
En el caso de preparar el material basado en ciclohexano-1,2-diéster representado por la Fórmula 1 mediante la reacción de esterificación directa, el alcohol puede usarse en una cantidad de 2 a 10 moles, de 2 a 8 moles, de 2 a 6 moles o de 2 a 5 moles con respecto a 1 mol del ácido ciclohexano-1,2-dicarboxílico o el derivado del mismo, y entre ellos, se usan preferentemente de 2 a 5 moles.
La reacción de esterificación directa puede realizarse en presencia de un catalizador, y el catalizador puede ser uno o más seleccionados del grupo que consiste en un ácido inorgánico, un ácido orgánico y un ácido de Lewis, y entre ellos, pueden usarse uno o más seleccionados del grupo que consiste en un ácido orgánico y un ácido de Lewis.
El ácido inorgánico puede ser uno o más seleccionados del grupo que consiste en ácido sulfúrico, ácido clorhídrico y ácido fosfórico.
El ácido orgánico puede ser uno o más seleccionados del grupo que consiste en ácido p-toluenosulfónico, ácido metanosulfónico, ácido etanosulfónico, ácido propanosulfónico, ácido butanosulfónico y ácido alquilsulfúrico.
El ácido de Lewis puede ser uno o más seleccionados del grupo que consiste en derivados de aluminio (óxido de aluminio, hidróxido de aluminio), derivados de estaño (ácido graso de estaño C3 a C12, óxido de estaño, hidróxido de estaño), derivados de titanio (titanato de tetraalquilo C3 a Cs, óxido de titanio, hidróxido de titanio), derivados de plomo (óxido de plomo, hidróxido de plomo) y derivados de zinc (óxido de zinc, hidróxido de zinc).
Si el catalizador es un catalizador homogéneo, este catalizador puede usarse en una cantidad de 0,01 a 5 partes en peso o de 0,01 a 3 partes en peso, preferentemente de 0,01 a 3 partes en peso entre ellas con respecto a 100 partes en peso de la suma del ácido ciclohexano-1,2-dicarboxílico o el derivado del mismo y el alcohol.
Si el catalizador es un catalizador heterogéneo, este catalizador puede usarse en una cantidad de 0,5 a 200 partes en peso o de 0,5 a 100 partes en peso, preferentemente de 0,5 a 200 partes en peso entre ellos con respecto a 100 partes en peso de la suma del ácido ciclohexano-1,2-dicarboxílico o el derivado del mismo y el alcohol.
La reacción de esterificación directa puede realizarse de 100 a 280 °C, de 130 a 250 °C o de 150 a 230 °C, prefiriéndose el intervalo de 150 a 230 °C entre ellos.
La reacción de esterificación directa puede realizarse durante 3 a 30 horas o 3 a 25 horas, prefiriéndose el intervalo de 3 a 25 horas entre ellos.
Mientras tanto, en caso de preparar el material basado en ciclohexano-1,2-diéster mediante la reacción de transesterificación, la preparación puede realizarse mediante la reacción de transesterificación entre el derivado del ácido ciclohexano-1,2-dicarboxílico y alcohol.
El derivado de ácido ciclohexano-1,2-dicarboxílico puede ser un éster de alquilo de ácido ciclohexano-1,2
dicarboxílico, preferentemente un éster metílico de ácido cidohexano-1,2-dicarboxíNco para facilitar la separación de un producto de reacción.
El alcohol se puede usar en una cantidad de 2 a 10 moles, 2 a 8 moles, 2 a 6 moles o 2 a 5 moles, preferentemente, 2 a 5 moles entre ellos, con respecto a 1 mol del derivado del ácido ciclohexano-1,2-dicarboxílico.
La reacción de transesterificación puede realizarse en presencia de un catalizador y, en este caso, puede disminuirse el tiempo de reacción.
El catalizador puede ser uno o más seleccionados del grupo que consiste en un ácido de Lewis y un metal alcalino.
El ácido de Lewis puede ser uno o más seleccionados del grupo que consiste en derivados de aluminio (óxido de aluminio, hidróxido de aluminio), derivados de estaño (ácido graso de estaño C3 a C12, óxido de estaño, hidróxido de estaño), derivados de titanio (titanato de tetraalquilo C3 a Cs, óxido de titanio, hidróxido de titanio), derivados de plomo (óxido de plomo, hidróxido de plomo) y derivados de zinc (óxido de zinc, hidróxido de zinc).
Además, el metal alcalino puede ser uno o más seleccionados del grupo que consiste en alcóxido de sodio, alcóxido de potasio, hidróxido de sodio e hidróxido de potasio, y el catalizador metálico se puede usar solo, o se puede usar una mezcla de dos o más catalizadores de los mismos.
El catalizador puede usarse en una cantidad de 0,01 a 5 partes en peso o de 0,01 a 3 partes en peso, preferentemente de 0,01 a 3 partes en peso entre ellas, con respecto a 100 partes en peso de la suma del derivado del ácido ciclohexano-1,2-dicarboxílico y el alcohol.
La reacción de transesterificación se puede realizar de 120 a 250 °C, de135 a 230 °C o de 140 a 220 °C, prefiriéndose el intervalo de 140 a 220 °C entre ellos.
La reacción de transesterificación puede realizarse durante 0,5 a 10 horas o de 0,5 a 8 horas, preferentemente, de 0,5 a 8 horas entre ellas.
Con el fin de promover la elución de agua o un alcohol bajo tal como metanol, que se producen mediante la reacción de esterificación directa o reacción de transesterificación, se pueden inyectar adicionalmente uno o más seleccionados del grupo que consiste en benceno, tolueno, xileno y ciclohexano, y se puede usar nitrógeno disponible comercialmente, etc., en una forma arrastrada para el mismo propósito.
El material basado en ciclohexano-1,2-diéster representado por la Fórmula 1, preparado mediante la reacción de esterificación directa o la reacción de transesterificación puede purificarse al realizar un tratamiento posterior separado. El tratamiento posterior puede ser uno o más seleccionados del grupo que consiste en tratamiento de inactivación (tratamiento de neutralización, tratamiento alcalino), tratamiento de lavado, destilación (a presión reducida o para tratamiento de deshidratación) y tratamiento de purificación por adsorción.
A diferencia del método de preparación descrito anteriormente, se puede usar un método de preparación que incluye la etapa de transformar un material basado en ftalato de dialquilo en un material basado en ciclohexano-1,2-diéster al realizar una reacción de hidrogenación en presencia de un catalizador metálico.
La etapa de reacción de hidrogenación es una reacción para eliminar la aromaticidad de un anillo de ftalato de benceno añadiendo hidrógeno en presencia de un catalizador metálico, y puede ser una especie de reacción de reducción.
La reacción de hidrogenación es para sintetizar un material basado en ciclohexano-1,2-diéster haciendo reaccionar el material basado en ftalato e hidrógeno en presencia de un catalizador metálico, y sus condiciones de reacción pueden incluir todas las condiciones de reacción comunes que pueden hidrogenar solo un anillo de benceno sin afectar a un grupo carbonilo que está sustituido en benceno.
La reacción de hidrogenación puede realizarse incluyendo un disolvente orgánico adicional tal como etanol, pero no se limita a ello. El catalizador de metal puede usar un catalizador de Rh/C, un catalizador de Pt, un catalizador de Pd, etc., que se usan comúnmente para hidrogenar un anillo de benceno, pero se puede usar cualquier catalizador que sea capaz de llevar a cabo la reacción de hidrogenación, sin limitación.
2) Material a base de trimelitato
El material a base de trimelitato está representado por la Fórmula 2 y puede impartir una composición plastificante con propiedades respetuosas con el medio ambiente y excelente seguridad. Además, propiedades tales como la resistencia a la migración, la pérdida de compuestos volátiles, la retención de tracción, la retención de alargamiento y la resistencia al aceite se pueden mejorar aún más.
R3 a R5 son un grupo isononilo.
Si se satisfacen las condiciones descritas anteriormente, la resistencia a la migración, la pérdida de compuestos volátiles, la retención de tensión, la resistencia al aceite y la migración por tensión se pueden mejorar aún más.
Si el grupo alquilo es un tipo ramificado, la viabilidad económica puede llegar a ser excelente.
Mientras tanto, la relación en peso del material a base de ciclohexano-1,2-diéster representado por la Fórmula 1 y el material a base de trimelitato representado por la Fórmula 2 puede ser de 90:10 a 10:90, de 80:20 a 20:80 o de 70:30 a 30:50, preferentemente, de 70:30 a 30:70 entre ellos.
Si se satisface la cantidad descrita anteriormente, se puede lograr un grado equivalente o mejor de eficiencia de plastificación, resistencia a la migración, pérdida de compuestos volátiles, retención de tracción, retención de alargamiento y resistencia al aceite en comparación con el ftalato de diisodecilo.
En el caso de preparar directamente el material basado en trimelitato representado por la Fórmula 2, la preparación puede realizarse mediante reacción de esterificación directa o reacción de transesterificación de ácido trimelítico o el derivado del mismo con un alcohol.
El derivado del ácido trimelítico puede ser uno o más seleccionados del grupo que consiste en anhídrido trimelítico y un éster de alquilo de ácido trimelítico, y en este caso, el éster de alquilo puede ser un éster de alquilo de 1 a 12 átomos de carbono.
En caso de preparar el material basado en trimelitato representado por la Fórmula 2 mediante la reacción de esterificación directa, el alcohol se puede usar en una cantidad de 3 a 15 mol, de 3 a 12 mol, de 3 a 10 mol, de 3 a 8 mol o de 3 a 6 mol, preferentemente, de 3 a 6 mol entre ellos con respecto a 1 mol del ácido trimelítico o el derivado del mismo.
La explicación sobre el resto de la reacción de esterificación directa es la misma que la explicación sobre el método de preparación del material basado en ciclohexano-1,2-diéster.
Mientras tanto, en caso de preparar el material basado en trimelitato representado por la Fórmula 2 mediante la reacción de transesterificación, la preparación puede realizarse mediante la reacción de transesterificación del derivado de ácido trimelítico y el alcohol. Aquí, el derivado de ácido trimelítico puede ser un éster de alquilo del ácido trimelítico.
El alcohol se puede usar en una cantidad de 3 a 15 mol, de 3 a 12 mol o de 3 a 10 mol, preferentemente de 3 a 10 mol entre ellos, con respecto a 1 mol del derivado del ácido trimelítico.
La explicación sobre el resto de la reacción de transesterificación es la misma que la explicación sobre el método de preparación del material basado en ciclohexano-1,2-diéster.
3) Aceite epoxidado
El aceite epoxidado puede mejorar aún más la estabilidad térmica, la pérdida de compuestos volátiles, la resistencia al aceite y la tasa de absorción de la composición plastificante. Además, el aceite epoxidado puede mejorar las propiedades mecánicas de la composición plastificante, tales como la resistencia a la tracción y la tasa de alargamiento, y además, se puede esperar la mejora de la resistencia al calor.
El aceite epoxidado puede ser uno o más seleccionados del grupo que consiste en aceite de soja epoxidado, aceite de ricino epoxidado, aceite de linaza epoxidado, aceite de palma epoxidado, estearato epoxidado, oleato epoxidado, aceite de palma epoxidado y linoleato epoxidado, y entre ellos, es preferible uno o más seleccionados del grupo que consiste en aceite de soja epoxidado y aceite de linaza epoxidado.
El aceite epoxidado puede incluirse en una cantidad de 1 a 150 partes en peso, de 5 a 125 partes en peso, de 10 a 100 partes en peso, de 10 a 80 partes en peso o de 20 a 70 partes en peso, preferentemente, de 20 a 70 partes en peso entre ellas con respecto a 100 partes en peso de la suma del material a base de ciclohexano-1,2-diéster representado por la Fórmula 1 y el material a base de trimelitato representado por la Fórmula 2. Además, en caso de inyectar adicionalmente el aceite epoxidado a los dos materiales, las limitaciones para lograr efectos pueden ser menores en comparación con la composición que usa los dos materiales y, por consiguiente, si se inyecta el aceite epoxidado, el control de la relación de cantidad del material basado en ciclohexano-1,2-diéster y el material basado en trimelitato puede ser más fácil.
Si se satisface la cantidad descrita anteriormente, la resistencia a la migración y la tasa de absorción de la composición plastificante se pueden mejorar notablemente, y las propiedades físicas básicas tales como la resistencia a la tracción y la tasa de alargamiento se pueden mantener en un grado equivalente al del plastificante convencional o la composición plastificante.
El aceite epoxidado se puede preparar directamente o se puede usar un material disponible comercialmente.
4) Compuesto representado por la Fórmula 3
El compuesto representado por la Fórmula 3 puede mejorar la procesabilidad de un polímero incluido en un material de moldeo, es decir, puede disminuir la temperatura de procesamiento o mejorar las propiedades de migración, en sinergia con el material basado en ciclohexano-1,2-diéster representado por la Fórmula 1. Además, el compuesto representado por la Fórmula 3 tiene excelente compatibilidad con un polímero a plastificar y alta durabilidad, y es ecológico.
R6 y R7 pueden ser cada uno independientemente un grupo alquilo de 3 a 5 átomos de carbono, y el grupo alquilo puede ser un grupo alquilo lineal o ramificado.
R6 y R7 pueden ser cada uno independientemente n-propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo, sec-butilo, terc-butilo, npentilo, 2- pentilo, 2-metilbutilo, 3-metilbutilo, 1,2-dimetilpropilo, 1,1-dimetilpropilo, 2,2-dimetilpropilo o 1 -etilpropilo, y entre ellos, es preferible n-butilo, isobutilo, n-pentilo, 2-metilbutilo o 3-metilbutilo, y es más preferible n-butilo.
X es un grupo alquileno lineal o ramificado de 2 a 8 átomos de carbono, o un grupo alquenileno lineal o ramificado de 2 a 8 átomos de carbono, que contiene al menos un doble enlace.
En los ejemplos en los que X es un grupo alquileno lineal o ramificado de 2 a 8 átomos de carbono, es preferible un grupo alquileno lineal de 2 a 5 átomos de carbono, y es más preferible un grupo alquileno lineal de 3 a 4 átomos de carbono.
En los ejemplos en los que X es un grupo alquenileno lineal o ramificado de 2 a 8 átomos de carbono, que contiene al menos un doble enlace, es preferible un grupo alquenileno lineal o ramificado de 2 a 6 átomos de carbono, y es más preferible un grupo alquenileno de 2 a 4 átomos de carbono.
El compuesto representado por la Fórmula 3 puede seleccionarse del grupo que consiste en glutarato de di(n-butilo), glutarato de diisobutilo, glutarato de di(n-pentilo), glutarato de di(2-metilbutilo), glutarato de di(3-metilbutilo), adipato de di(n-butilo), adipato de di(n-butilo), adipato de diisobutilo, adipato de di(n-pentilo), adipato de di(2-metilbutilo) y adipato de di(3-metilbutilo). Entre ellos, es preferible el adipato de di(n-butilo).
La relación en peso del material a base de ciclohexano-1,2-diéster representado por la Fórmula 1 y el compuesto representado por la Fórmula 3 puede ser de 1:1 a 20:1, preferentemente, de 1,5:1 a 10:1, más preferentemente, de 2:1 a 7:1.
Si se satisface la cantidad descrita anteriormente, se pueden mejorar las propiedades de migración y la resistencia a la tensión incluidas en un material de moldeo debido al efecto de sinergia del material a base de ciclohexano-1,2-diéster con el compuesto representado por la Fórmula 3.
El compuesto representado por la Fórmula 3 se puede preparar directamente o un material disponible comercialmente, por ejemplo, se puede usar CETIOL B (nombre del producto, fabricante: BASF SE).
2. Composición de resina
La composición de resina según otra realización de la presente invención incluye 100 partes en peso de una resina, y de 5 a 150 partes en peso de la composición plastificante según una realización de la presente invención.
La resina puede incluir una o más seleccionadas del grupo que consiste en un copolímero de etileno-acetato de vinilo, polietileno, polipropileno, policetona, cloruro de polivinilo, poliestireno, poliuretano y elastómero termoplástico, y entre ellos, es preferible el cloruro de polivinilo.
La composición de resina puede incluir la composición plastificante en una cantidad de 5 a 150 partes en peso, de 10 a 130 partes en peso, de 10 a 100 partes en peso, de 20 a 100 partes en peso, de 20 a 80 partes en peso, de 20 a 70 partes en peso o de 20 a 60 partes en peso con respecto a 100 partes en peso de la resina, y entre ellos, es preferible de 20 a 70 partes en peso o de 20 a 60 partes en peso.
Si se satisface la cantidad descrita anteriormente, se puede proporcionar una composición de resina que es eficaz para todo un producto de procesamiento de compuestos, un producto de procesamiento de calandrado y un procesamiento de extrusión e inyección.
La composición de resina se puede usar para fabricar un alambre, un material de suelo, un material interior de coche, una película, una lámina o un tubo.
En lo sucesivo en el presente documento, algunas realizaciones de la presente invención se describirán en detalle, de modo que una persona experta en la materia pueda llevar a cabo fácilmente la presente invención.
<Preparación de un material a base de cidohexano-1,2-diéster>
Ejemplo de preparación 1
En un reactor de cuatro bocas y 3 litros equipado con un enfriador, un condensador, un decantador, una bomba de reflujo, un controlador de temperatura y un agitador, se inyectaron 516,5 g de ácido ciclohexano-1,2-dicarboxílico, 1296 g de isononanol y 1,55 g de titanato de tetraisopropilo como catalizador, y la temperatura de reacción se ajustó a 230 °C. Mientras se inyectaba continuamente un gas nitrógeno, se realizó una reacción de esterificación directa durante aproximadamente 6 horas, y la reacción se terminó en un punto en el que un índice de acidez alcanzó 0,1.
Después de terminar la reacción, con el fin de eliminar un material sin reaccionar, se realizó una extracción por destilación a presión reducida. Después de realizar la extracción por destilación, se llevaron a cabo un procedimiento de neutralización, un procedimiento de deshidratación y un procedimiento de filtración para preparar 1240 g (rendimiento: 97 %) de ciclohexano-1,2-dicarboxilato de diisononilo.
<Preparación de un material a base de trimelitato>
Ejemplo de preparación 2 (no es según la invención)
Se llevó a cabo el mismo método que en el Ejemplo de preparación 1, excepto que se inyectaron 384 g de anhídrido trimelítico y 1170 g de 2-etilhexanol en el reactor para producir 1060 g (rendimiento 97 %) de trimelitato de tri(2-etilhexilo) (TEHTM).
Ejemplo de preparación 3
Se llevó a cabo el mismo método que en el Ejemplo de Preparación 1, excepto que se inyectaron 384 g de anhídrido trimelítico y 1296 g de isononanol en el reactor para producir 1140 g (rendimiento 97 %) de trimelitato de triisononilo (TINTM).
Se mezclaron uno o más seleccionados del grupo que consiste en el material a base de ciclohexano-1,2-diéster preparado en el Ejemplo de Preparación 1, el trimelitato de tris(2-etilhexilo) preparado en el Ejemplo de Preparación 2, el trimelitato de triisononilo preparado en el Ejemplo de Preparación 3, un aceite epoxidado, ftalato de diisodecilo (DIDP) y éster fenílico alquilsulfónico (ASPE, n .° CAS 91082-17-6) para preparar las composiciones plastificantes de los Ejemplos y los Ejemplos Comparativos, y los detalles se resumen en la Tabla 1 a continuación. La evaluación de las propiedades físicas de las composiciones plastificantes se llevó a cabo según los elementos experimentales a continuación. Como materiales distintos de los materiales preparados en los Ejemplos de preparación, se usaron productos comercialmente disponibles.
continuación
<Elementos experimentales>
Medición de la dureza (Shore "A")
En base a ASTM D2240, la dureza de una muestra con un espesor de 3 mm se midió durante 10 segundos.
Medición de pérdida por migración (%)
En base a KSM-3156, se unieron placas de PS en ambos lados de una muestra con un espesor de 1 mm, y se aplicó una carga de 2 kg f/cm2. La muestra se colocó en un horno de convención de aire caliente (80 °C) durante 72 horas y a continuación se retiró y se enfrió a temperatura. Después de eso, se retiraron las placas de PS fijadas a ambos lados de la muestra, y se midieron los pesos de la muestra antes y después de colocarse en el horno. Se calculó un valor de pérdida por migracióna través de la sustitución en la Ecuación 1 a continuación.
<Ecuación 1>
Pérdida por migración (%) = [(peso inicial de la muestra antes del experimento) -(peso de la muestra después del experimento)]/peso inicial de la muestra antes del experimento) x 100
Evaluación del estrés
La muestra con un espesor de 2 mm se mantuvo en un estado doblado durante 168 horas, se observó el grado de
migración (grado de exudación) y se registraron los resultados. Cuanto más cerca de 0 estaba el valor, mejores propiedades se mostraban.
Medición de la pérdida volátil (%)
La muestra con un espesor de 1 mm se expuso a 113 °C durante 168 horas, y se midió el peso de la muestra, y se calculó un valor de pérdida de compuestos volátiles a través de la sustitución en la Ecuación 2 a continuación.
<Ecuación 2>
Pérdida de compuestos volátiles (%) = [(Peso inicial de la muestra) -(Peso de la muestra después de la elaboración)]/(Peso inicial de la muestra antes de permanecer en el horno) x 100
Medición de la resistencia a la tracción (kg f/cm2)
Basándose en ASTM D638, se extrajo una muestra con un espesor de 1 mm usando U. T.M. (nombre del producto: 4466, fabricante: Instron) a una velocidad de ensayo de 200 mm/min. Se midió un punto donde se cortó la muestra.
Medición de la tasa de alargamiento (%)
Basándose en D638, se tiró de una muestra con un espesor de 1 mm usando U. T.M. (nombre del producto: 4466, fabricante: Instron) a una velocidad de ensayo de 200 mm/min. Se midió un punto donde se cortó la muestra. La tasa de alargamiento se calculó a través de la sustitución en la Ecuación 3 a continuación.
<Ecuación 3>
Tasa de alargamiento ( %) [(longitud en el punto de corte de la muestra)/(longitud inicial)] x 100 Medición de la retención de tracción y de alargamiento
Para medir la retención de tracción y alargamiento, se aplicó calor a 100°C durante 168 horas, y se midieron la resistencia a la tracción y la tasa de alargamiento remanente en la probeta. Los procedimientos de medición fueron los mismos que los procedimientos de medición anteriores de resistencia a la tracción y tasa de alargamiento.
Ejemplo experimental: Evaluación de las propiedades físicas
Usando las composiciones plastificantes de los Ejemplos y los Ejemplos comparativos que se muestran en la Tabla 1, se fabricaron muestras, y con respecto a cada muestra, se evaluaron los elementos experimentales, respectivamente. Los resultados se presentan en las Tablas 2 y 3 a continuación.
Para la fabricación del espécimen basado en ASTM D638, 100 partes en peso de cloruro de polivinilo (nombre del producto: LS100, fabricante: LG Chem,), 50 partes en peso de la composición plastificante preparada en cada uno de los Ejemplos y los Ejemplos Comparativos, 40 partes en peso de una carga (nombre del producto: Omyacrab 1T®, fabricante: o My A), 5 partes en peso de un estabilizador (nombre del producto: RUP-144, fabricante: ADEKA), y 0,3 partes en peso de un lubricante (nombre del producto: ST-A, fabricante: Isu Chemical Co.) se mezclaron y se agitaron a 98 °C a una velocidad de 700 rpm para la mezcla, se molieron con rodillos a 160 °C durante 4 minutos, y se trabajaron con una prensa a 180 °C durante 3 minutos (baja presión) y durante 2,5 minutos (alta presión), para fabricar una muestra con un espesor de 1 mm y una muestra con un espesor de 3 mm, respectivamente.
T l 2
T l 1
continuación
Con referencia a las Tablas 2 y 3, el Ejemplo 1 al Ejemplo 5, que incluía solo el material basado en ciclohexano-1,2
diéster y el material basado en trimelitato, y el Ejemplo 6 al Ejemplo 11, que incluía el material basado en ciclohexano-1,2-diéster, el material basado en trimelitato y el aceite epoxidado, se logró un grado equivalente de dureza (eficiencia de plastificación) al del Ejemplo Comparativo 1 usando DIDP, y una pérdida por migración, migración de tensión, pérdida de compuestos volátiles, resistencia a la tracción, retención de tracción, tasa de alargamiento y retención de alargamiento notablemente excelentes sin hacer una pérdida en la eficiencia de plastificación.
Además, se encontró que el Ejemplo Comparativo 2 que incluía solo el material basado en ciclohexano-1,2-diéster mostraba propiedades físicas marcadamente degradadas en comparación con los Ejemplos. Se encontró que el Ejemplo comparativo 3, que incluía el material a base de ciclohexano-1,2-diéster y el aceite epoxidado, mostraba grados equivalentes de dureza, retención de tracción y tasa de alargamiento a los de los ejemplos, pero propiedades físicas marcadamente degradadas además de ellos.
Además, el Ejemplo Comparativo 4 que incluía el material a base de ciclohexano-1,2-diéster y el éster de fenilo alquilsulfónico mostró una mayor retención de tracción en comparación con la de los Ejemplos, pero esto se debe solo a la desaparición (envejecimiento) de las propiedades blandas a través del endurecimiento de una muestra por la disminución de un plastificante restante en una muestra debido a la alta pérdida de compuestos volátiles.
Se encontró que el Ejemplo Comparativo 5 que incluía solo el material basado en trimelitato mostraba grados equivalentes de resistencia a la tracción, pérdida por migración, migración por tensión y pérdida de compuestos volátiles, pero la dureza (eficiencia de plastificación) era significativamente pobre y la retención de tracción se degradaba y, por lo tanto, las propiedades mecánicas desaparecieron en entornos de alta temperatura, y se encontró que mostraba una retención de tracción marcadamente degradada y una retención de tracción más drásticamente degradada aunque la tasa de alargamiento era baja, debido a entornos de alta temperatura, mostrando así propiedades blandas inferiores.
El Ejemplo comparativo 6, que incluía el material basado en trimelitato y el aceite epoxidado, pero una cantidad excesiva del aceite epoxidado también mostró grados equivalentes de dureza, pérdida por migración, migración por tensión y pérdida de compuestos volátiles, pero la resistencia a la tracción, la retención de tracción, la tasa de alargamiento y la retención de alargamiento marcadamente degradadas en comparación con los ejemplos, y se encontró que las propiedades físicas básicas no eran buenas y, al mismo tiempo, incluso las malas propiedades físicas no podían mantenerse en entornos de alta temperatura.
Además, el Ejemplo Comparativo 7 que incluía el material de trimelitato y el aceite epoxidado, pero una cantidad excesiva del material a base de trimelitato, mostró grados equivalentes o mejores pérdidas de migración, pérdida de compuestos volátiles, tasa de alargamiento y retención de tracción, pero degradación de la dureza, migración de tensiones, resistencia a la tracción y retención de tracción en comparación con los Ejemplos.
A través de esto, en caso de aplicar las composiciones plastificantes de los Ejemplos, se podría confirmar que la eficiencia de plastificación es básicamente equivalente o mejor grado cuando se compara con el producto convencional y se podría obtener una excelente sustitución, se pueden mantener excelentes propiedades físicas en entornos de alta temperatura considerando excelentes grados de resistencia a la tracción básica y tasa de alargamiento y alta retención de tracción y retención de alargamiento, y las propiedades de migración (pérdida por migración y migración por tensión) y las propiedades de pérdida de compuestos volátiles son excelentes y la pérdida de un plastificante se puede minimizar.
Claims (10)
1. Una composición plastificante, que comprende:
un material basado en cidohexano-1,2-diéster representado por la siguiente Fórmula 1; y un material basado en trimelitato representado por la siguiente Fórmula 2:
donde en la Fórmula 1 y Fórmula 2:
R1 a R5 son un grupo isononilo.
2. La composición plastificante según la reivindicación 1, en la que una relación en peso del material a base de ciclohexano-1,2-diéster representado por la Fórmula 1 y el material a base de trimelitato representado por la Fórmula 2 es de 90: 10 a 10:90.
3. La composición plastificante según la reivindicación 1, en la que una relación en peso del material a base de ciclohexano-1,2-diéster representado por la Fórmula 1 y el material a base de trimelitato representado por la Fórmula 2 es de 80:20 a 20:80.
4. La composición plastificante según la reivindicación 1, en la que la composición plastificante comprende además un aceite epoxidado.
5. La composición plastificante según la reivindicación 4, en la que el aceite epoxidado es uno o más seleccionados del grupo que consiste en aceite de soja epoxidado, aceite de ricino epoxidado, aceite de linaza epoxidado, aceite de palma epoxidado, estearato epoxidado, oleato epoxidado, aceite de pino epoxidado y linoleato epoxidado.
6. La composición plastificante según la reivindicación 4, en la que de 1 a 150 partes en peso del aceite epoxidado está presente con respecto a 100 partes en peso de una suma del material a base de ciclohexano-1,2-diéster representado por la Fórmula 1 y el material a base de trimelitato representado por la Fórmula 2.
7. La composición plastificante según la reivindicación 1, en la que la composición plastificante comprende además un compuesto representado por la siguiente Fórmula 3:
[Fórmula 3] R6-O-C(=O)-X-C(=O)-O-R7
donde en la Fórmula 3:
X es un grupo alquileno lineal o ramificado de 2 a 8 átomos de carbono, o un grupo alquenileno lineal o ramificado de 2 a 8 átomos de carbono que contiene al menos un doble enlace; y
R6 y R7 son cada uno independientemente un grupo alquilo de 3 a 5 átomos de carbono.
8. La composición plastificante según la reivindicación 7, en la que una relación en peso del material a base de ciclohexano-1,2-diéster representado por la Fórmula 1 y el compuesto representado por la Fórmula 3 es de 1:1 a 20:1.
9. 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 según la reivindicación 1.
10. La composición de resina según la reivindicación 9, en la que la resina comprende uno o más seleccionados del grupo que consiste en un copolímero de etileno-acetato de vinilo, polietileno, polipropileno, policetona, cloruro de polivinilo, poliestireno, poliuretano y un elastómero termoplástico.
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