DINP diisononylftalaat uitgelegd: wat het is, hoe het wordt gebruikt en wat u moet weten

Wat is DINP (diisononylftalaat)?

DINP, of diisononylftalaat, is een ftalaatester met een hoog molecuulgewicht die voornamelijk als weekmaker wordt gebruikt - een stof die wordt toegevoegd aan polymeren, meestal polyvinylchloride (PVC), om ze flexibeler, duurzamer en gemakkelijker te verwerken te maken. De volledige chemische naam is 1,2-benzeendicarbonzuur, diisononylester, en het draagt ​​het CAS-nummer 28553-12-0 (gemengde isomeren) of 68515-48-0 voor de gemengde vorm van commerciële kwaliteit. De molecuulformule is C ₂₆ H ₄₂ O ₄ en het molecuulgewicht ervan bedraagt ongeveer 418,6 g/mol.

Bij kamertemperatuur is DINP een heldere tot lichtgele, olieachtige vloeistof met een zeer lage vluchtigheid en minimale wateroplosbaarheid. Deze fysieke kenmerken staan ​​centraal in het nut ervan: de lage vluchtigheid betekent dat het niet snel uit eindproducten verdampt, terwijl de compatibiliteit met PVC op moleculair niveau het mogelijk maakt dat het bij hoge belastingsniveaus kan worden verwerkt - soms meer dan 50 delen per honderd hars (phr) - zonder te bloeien of naar het oppervlak te migreren onder normale gebruiksomstandigheden. Het is een van de meest geproduceerde weekmakers ter wereld, met een wereldwijd verbruik van honderdduizenden tonnen per jaar.

Hoe DINP werkt als weekmaker in PVC

Om te begrijpen waarom DINP diisononylftalaat wordt zo veel gebruikt dat het helpt te begrijpen wat weekmakers eigenlijk op moleculair niveau doen. Niet-geplastificeerd PVC (uPVC of hard PVC) is een bros, hard materiaal dat onder veel gebruiksomstandigheden in de praktijk zou barsten of versplinteren. Wanneer een weekmaker zoals DINP tijdens de verwerking in PVC wordt gemengd, nestelen de moleculen zich tussen de polymeerketens, waardoor het vrije volume tussen de ketens toeneemt, de intermoleculaire krachten worden verminderd en de glasovergangstemperatuur (Tg) van het materiaal wordt verlaagd. Het resultaat is een flexibel, rubberachtig mengsel dat kan worden gebogen, uitgerekt en samengedrukt zonder te breken.

DINP is geclassificeerd als een weekmaker voor algemeen gebruik, wat betekent dat het betrouwbaar presteert over een breed scala aan temperaturen en verwerkingsomstandigheden zonder dat er speciale behandeling nodig is. Het is compatibel met een breed scala aan secundaire stabilisatoren, vulstoffen en pigmenten die worden gebruikt bij het samenstellen van PVC, waardoor het veelzijdig is voor samenstellers. Het relatief hoge molecuulgewicht vergeleken met oudere ftalaatweekmakers zoals DEHP (diethylhexylftalaat, MW ~390 g/mol) draagt ​​bij aan lagere migratiesnelheden in eindproducten en een lagere dampdruk tijdens de verwerking, waardoor de blootstelling van werknemers aan weekmakers in de lucht tijdens de productie wordt verminderd.

Belangrijkste fysische en chemische eigenschappen

Primaire industriële toepassingen van diisononylftalaat

DINP-weekmaker wordt aangetroffen in een buitengewoon breed scala aan eindproducten in de bouw-, automobiel-, consumentengoederen- en draad- en kabelindustrie. De combinatie van prestaties, verwerkbaarheid en kosteneffectiviteit maakt het de voorkeurskeuze voor veel flexibele PVC-toepassingen waarbij een lange levensduur en goede mechanische eigenschappen vereist zijn.

Draad- en kabelisolatie en ommanteling

Een van de grootste eindtoepassingen voor DINP is draad- en kabeltoepassingen. Flexibele PVC-isolatie en mantelverbindingen geplastificeerd met DINP bieden de nodige flexibiliteit om kabels te buigen, te leiden en te installeren zonder te scheuren, terwijl ze ook goede elektrische isolatie-eigenschappen, vlamvertraging bieden in combinatie met geschikte stabilisatorsystemen, en weerstand tegen veroudering door hitte gedurende tientallen jaren van levensduur. Bouwdraad, snoeren voor apparaten, kabelbomen voor auto's en telecommunicatiekabels maken allemaal gebruik van DINP-geplastificeerde PVC-verbindingen.

Vloeren en wandbekleding

Vinylvloeren - inclusief luxe vinyltegels (LVT), vinylcompositietegels (VCT), vinylplaten en tapijt met vinylruggen - zijn sterk afhankelijk van DINP als weekmaker in zowel de slijtlaag als de achterlagen. De weekmaker moet tijdens de levensduur van de vloer van 10 tot 30 jaar stabiel en niet-migrerend blijven, bestand zijn tegen de extractie van weekmakers door schoonmaakmiddelen en vloerwas, en flexibel blijven over een breed temperatuurbereik. DINP voldoet goed aan al deze eisen en domineert daarom dit toepassingssegment. Vinyl wandbekleding maakt op vergelijkbare wijze gebruik van DINP-geplastificeerde PVC-formuleringen.

Auto-interieurcomponenten

De automobielsector is een grote verbruiker van diisononylftalaat, met name voor interieuronderdelen, waaronder dashboards, deurpanelen, stoelmaterialen en kabelbomen onder de motorkap. Flexibel PVC van autokwaliteit moet zijn flexibiliteit en uiterlijk behouden bij extreme temperatuurschommelingen – van -40°C in de winterstalling tot meer dan 100°C in een geparkeerde auto in de zomer – zonder te barsten, de voorruit te beslaan door uitgassen of onaangename geuren af ​​te geven. De lage dampdruk en het hoge molecuulgewicht van DINP maken het aanzienlijk beter geschikt voor toepassingen in het interieur van auto's dan weekmakers met een lager molecuulgewicht.

Gecoate stoffen en kunstleer

Met PVC gecoate stoffen - gebruikt in meubelbekleding, maritieme hoezen, luifels, dekzeilen en modeaccessoires - worden doorgaans geplastificeerd met DINP bij een belasting van 50-80 phr om de gewenste zachtheid en drapering te bereiken. De coating moet soepel en scheurvrij blijven door jarenlang buigen, blootstelling aan UV en reinigen. Met DINP geplastificeerde stoffen accepteren oppervlaktestructuren ook goed tijdens het kalanderen, waardoor fabrikanten overtuigende leernerfpatronen en andere oppervlakteafwerkingen op het materiaal kunnen creëren.

Andere opmerkelijke toepassingen

• Tuinslangen en irrigatieslangen: DINP biedt de flexibiliteit en UV-bestendigheid die nodig zijn voor PVC-buisproducten voor buitengebruik die jarenlang buitengebruik moeten overleven.
• Afdichtingen, pakkingen en tochtstrippen: DINP-geplastificeerde PVC-verbindingen worden gebruikt bij het tochtstrippen van ramen en deuren, afdichtingen van pijpverbindingen en afdichtingen van autocarrosserieën waarbij langdurige weerstand tegen compressie en vervorming belangrijk is.
• Plastisolen en organosolen: DINP wordt gebruikt als de belangrijkste weekmaker in PVC-plastisolen - vloeibare dispersies van PVC-hars in weekmaker - die worden gebruikt voor coatings aan de onderkant, textielcoatings en vormschuimproducten.
• Schoeisel: PVC-spuitgegoten zolen en bovenwerk van sandalen maken vaak gebruik van DINP om de vereiste flexibiliteit en duurzaamheid tegen economische kosten te bereiken.

DINP versus DEHP en andere weekmakers: belangrijkste verschillen

Begrijpen waar DINP zich bevindt in het bredere landschap van weekmakers is belangrijk voor zowel samenstellers die technische beslissingen nemen als voor inkoopteams die door de wettelijke vereisten navigeren. De belangrijkste vergelijking is die tussen DINP en DEHP (di(2-ethylhexyl)ftalaat), aangezien DINP op grote schaal werd toegepast als vervanging voor DEHP toen DEHP in veel markten onder druk van de regelgeving kwam te staan.

De belangrijkste conclusie uit deze vergelijking is dat DINP een sterke middenweg inneemt: betere regelgeving en lagere migratie dan DEHP, vergelijkbare prestaties als DIDP met iets betere verwerkingsefficiëntie, en lagere kosten dan speciale niet-ftalaatalternatieven zoals DINCH. Voor de meeste flexibele PVC-toepassingen voor algemeen gebruik buiten zeer gevoelige eindtoepassingen (kinderspeelgoed, contact met voedsel, medische apparatuur) blijft DINP in de meeste markten een technisch verantwoorde en commercieel praktische keuze.

Regelgevende status van DINP over de hele wereld

Het regelgevingslandschap voor diisononylftalaat varieert aanzienlijk per regio en toepassing. In tegenstelling tot DEHP, DBP en BBP – die onder EU REACH zijn geclassificeerd als zeer zorgwekkende stoffen (SVHC) vanwege reproductietoxiciteit – is DINP niet geclassificeerd als een SVHC voor algemeen gebruik. Voor bepaalde toepassingen gelden er echter specifieke gebruiksbeperkingen, met name in kinderproducten.

Europese Unie (EU REACH)

Volgens EU REACH bijlage XVII (item 51) is DINP beperkt tot een maximale concentratie van 0,1% per gewicht in speelgoed en kinderverzorgingsartikelen die door kinderen in de mond kunnen worden gestopt. Deze beperking werd ingevoerd omdat kinderen die zacht PVC-speelgoed in de mond nemen, weekmakers kunnen binnenkrijgen, en ondanks het betere toxicologische profiel van DINP vergeleken met DEHP, hebben de regelgevende instanties uit voorzorg een beperking op deze categorie toegepast. Voor alle andere toepassingen in de EU is DINP niet onderworpen aan concentratiebeperkingen onder REACH, hoewel tijdens de productie standaardrichtlijnen voor blootstelling op de werkplek van toepassing zijn.

Verenigde Staten

In de Verenigde Staten verbood de Consumer Product Safety Improvement Act (CPSIA) van 2008 DEHP, DBP en BBP in kinderspeelgoed en kinderverzorgingsartikelen boven de 0,1% definitief, en plaatste een tussentijdse beperking op DINP, DIDP en DnOP op dezelfde drempel van 0,1% in afwachting van beoordeling door de Consumer Product Safety Commission (CPSC). Na een uitgebreide beoordeling door het Chronic Hazard Advisory Panel (CHAP) heeft de CPSC in 2017 bepaald dat DINP dat wordt gebruikt in speelgoed dat door kinderen jonger dan 3 jaar in de mond kan worden gestopt, beperkt moet blijven tot 0,1%. Voor alle andere consumenten- en industriële toepassingen in de VS zijn er geen federale concentratielimieten voor DINP, hoewel California's Proposition 65 DINP vermeldt als een chemische stof waarvan de staat weet dat deze kanker veroorzaakt, waardoor passende waarschuwingsetiketten vereist zijn voor producten die in Californië worden verkocht.

Andere markten

• China: GB 6675 (nationale speelgoedveiligheidsnorm) beperkt ftalaten inclusief DINP tot 0,1% in speelgoed bedoeld voor kinderen jonger dan 3 jaar en in speelgoed dat in de mond kan worden gestopt. Industrieel gebruik is niet beperkt.
• Canada: De Canada Consumer Product Safety Act beperkt ftalaten, waaronder DINP, in speelgoed en kinderverzorgingsartikelen van zacht vinyl tot 1.000 mg/kg (0,1%). Niet-speelgoed- en industriële toepassingen zijn niet federaal beperkt.
• Japan: DINP staat vermeld onder de Japanse wet op de controle van chemische stoffen (CSCL) en is onderworpen aan rapportagevereisten, maar is niet geclassificeerd als een stof waarvoor beperkingen gelden voor algemeen industrieel gebruik. De veiligheidsnormen voor speelgoed komen grotendeels overeen met internationale normen.
• Zuid-Korea: De Koreaanse veiligheidsvoorschriften voor speelgoed beperken de DINP tot 0,1% in speelgoed en kinderverzorgingsproducten, in overeenstemming met de richtlijnen van de OESO. Het Koreaanse K-REACH-systeem vereist registratie voor stoffen die boven de drempelvolumes worden geproduceerd of geïmporteerd.

Veiligheid en toxicologie: wat de wetenschap zegt over DINP

Het gezondheids- en veiligheidsprofiel van DINP is de afgelopen decennia uitgebreid bestudeerd, grotendeels ingegeven door zorgen over de ftalaatklasse van chemicaliën na toezicht op DEHP. De algemene conclusie uit het gewicht van het wetenschappelijke bewijsmateriaal is dat DINP een substantieel ander en gunstiger toxicologisch profiel heeft dan de voor de voortplanting giftige ftalaten (DEHP, DBP, BBP), wat de belangrijkste wetenschappelijke basis vormt voor de verschillende wettelijke behandeling ervan op de meeste markten.

Reproductieve en ontwikkelingstoxiciteit

Het belangrijkste gezondheidsprobleem dat historisch gezien in verband wordt gebracht met ftalaatweekmakers is de verstoring van de hormoonhuishouding – met name het vermogen van bepaalde ftalaten om de testosteronproductie bij zich ontwikkelende mannelijke foetussen te verminderen, wat mogelijk de ontwikkeling van de voortplantingsorganen beïnvloedt. Studies hebben consequent aangetoond dat DEHP en DBP dit antiandrogene effect vertonen in diermodellen bij relevante dosisniveaus. DINP heeft daarentegen geen significante anti-androgene activiteit aangetoond in standaardtestprotocollen voor reproductietoxiciteit. Het Wetenschappelijk Comité voor Toxicologie (SCT) van de EU en het Amerikaanse CHAP concludeerden beide dat DINP niet dezelfde hormoonontregelende reproductietoxiciteit vertoont als de gereguleerde, zorgwekkende ftalaten. Daarom werd het onder REACH niet geclassificeerd als een SVHC voor reproductietoxiciteit.

Kankerverwekkendheid

Dierstudies met hoge doses (voornamelijk bij knaagdieren) hebben aangetoond dat DINP levertumoren kan veroorzaken bij ratten en muizen bij zeer hoge blootstellingsniveaus via de voeding. Het mechanisme waardoor dit gebeurt – peroxisoomproliferatie in de levercellen van knaagdieren – wordt door toxicologen echter algemeen erkend als een knaagdierspecifiek fenomeen dat bij mensen niet via dezelfde route voorkomt. Het Internationaal Agentschap voor Kankeronderzoek (IARC) heeft DINP niet geclassificeerd als kankerverwekkend voor de mens. De California's Proposition 65-lijst van DINP als carcinogeen is voornamelijk gebaseerd op deze knaagdiergegevens en hanteert een conservatieve voorzorgsnorm die geen bewijs van carcinogeniteit voor de mens vereist.

Blootstelling van werknemers en arbeidsveiligheid

Omdat DINP een zeer lage dampdruk en lage vluchtigheid heeft, is de blootstelling aan lucht tijdens de verwerking aanzienlijk lager dan bij weekmakers met een kortere keten. Standaard industriële hygiënepraktijken – inclusief lokale afzuigventilatie bij meng- en verwerkingsapparatuur, gebruik van geschikte PBM’s tijdens directe hantering en routinematige luchtmonitoring – zijn over het algemeen voldoende om de blootstelling van werknemers ruim onder de beroepsmatige blootstellingslimieten te houden. Het DINP-weekmaker-SDS (veiligheidsinformatieblad) van grote producenten vermeldt doorgaans een 8-uurs TWA-grens voor beroepsmatige blootstelling van 5 mg/m³ (als totaal stof/nevel), in overeenstemming met algemene hinderlijke stofnormen.

Milieulot en ecotoxicologie van diisononylftalaat

Het milieugedrag van DINP wordt bepaald door zijn fysisch-chemische eigenschappen: zeer lage oplosbaarheid in water, hoge lipofiliciteit (log Kow ~8,8) en lage dampdruk. Deze kenmerken betekenen dat DINP dat in het milieu terechtkomt, zich sterk verdeelt in de bodem en het sediment, in plaats van in het water of de lucht achter te blijven. Het lot en transport ervan in het milieu verschillen op verschillende belangrijke manieren van meer in water oplosbare chemicaliën.

• Biologische afbraak: DINP ondergaat aanzienlijke biologische afbraak in de bodem en in actief-slibomgevingen. Uit onderzoek blijkt dat het uiteindelijk biologisch afbreekbaar is, waarbij de primaire afbraak (omzetting in metabolieten) relatief snel plaatsvindt onder aërobe omstandigheden. De snelheid van volledige mineralisatie varieert echter afhankelijk van de omgevingsomstandigheden en de samenstelling van de microbiële gemeenschap.
• Aquatische toxiciteit: DINP vertoont een lage acute aquatische toxiciteit bij standaardtests met vissen en ongewervelde dieren, waarbij LC50-waarden doorgaans boven de 1 mg/l liggen – een drempel die moeilijk te bereiken is in water gezien de lage oplosbaarheid ervan. De hoge bindingsaffiniteit voor sediment en gesuspendeerd organisch materiaal vermindert de biologische beschikbaarheid ervan voor in het water levende organismen in realistische omgevingsscenario's.
• Bioaccumulatie: Ondanks zijn hoge log Kow beperkt de grote moleculaire omvang van DINP de opname ervan door biologische membranen. Onderzoek naar bioconcentratiefactoren (BCF) laat een relatief lage bioaccumulatie bij vissen zien vergeleken met wat zou worden voorspeld op basis van alleen log Kow, wat de zorgen over biomagnificatie door aquatische voedselketens vermindert.
• Bodem en sediment: DINP absorbeert sterk organisch materiaal in de bodem en sediment, wat de mobiliteit ervan door het milieu beperkt, maar ook betekent dat het kan blijven bestaan in sedimenten in de buurt van puntbronnen van lozing. In sediment levende organismen (benthische ongewervelde dieren) kunnen de hoogste ecologische blootstelling hebben.

Richtlijnen voor behandeling, opslag en veilig gebruik voor DINP

Voor industriële gebruikers van DINP-weekmakers zijn een juiste hantering en opslag belangrijk, zowel voor de veiligheid als voor het behoud van de productkwaliteit. DINP is een materiaal met relatief weinig gevaar onder normale industriële hanteringsomstandigheden, maar de standaard best practices voor chemische hantering zijn nog steeds van toepassing.

Aanbevelingen voor opslag

DINP moet worden bewaard in goed afgesloten containers (meestal koolstofstalen of roestvrijstalen tanks of vaten) uit de buurt van sterke oxidatiemiddelen, sterke basen en warmtebronnen. De aanbevolen bewaartemperatuur ligt tussen 10°C en 40°C. Bij zeer lage temperaturen kan DINP stroperiger worden, wat het pompen en overbrengen kan vertragen; Indien nodig kan milde verwarming (tot niet meer dan 60°C) worden gebruikt om de viscositeit voor overdracht te verlagen. Vermijd langdurige opslag in PVC-containers, omdat de weekmaker in de containerwanden kan migreren, waardoor deze zacht worden en bezwijken.

Persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM)

• Huidbescherming: Bij het hanteren van bulk-DINP moeten chemicaliënbestendige handschoenen (nitril of neopreen aanbevolen) worden gedragen om langdurig huidcontact te voorkomen. Hoewel DINP de huid niet sterk irriteert, moet herhaald of langdurig contact worden vermeden.
• Bescherming van de ogen: Tijdens overdrachts- en mengwerkzaamheden moet een veiligheidsbril met zijschermen of een chemische spatbril worden gedragen ter bescherming tegen spatten.
• Ademhalingsbescherming: Onder normale verwerkingsomstandigheden is ademhalingsbescherming doorgaans niet vereist vanwege de zeer lage dampspanning van DINP. Als er echter nevelvorming mogelijk is (bijvoorbeeld tijdens meng- of spuitwerkzaamheden op hoge snelheid), is een halfgelaatsmasker met combinatiepatronen voor organische dampen/P100 geschikt.
• Reactie op morsen: Gemorst materiaal moet worden geabsorbeerd met inert materiaal (zand, vermiculiet, droge aarde) en verzameld voor verwijdering. DINP is glad en veroorzaakt een aanzienlijk slipgevaar op vloeren. Voorkom dat gemorst materiaal in de riolering, waterwegen of de bodem terechtkomt.

Wanneer moet u voor DINP kiezen en wanneer moet u alternatieven overwegen?

DINP blijft een zeer praktische en technisch verantwoorde weekmaker voor de meeste flexibele PVC-toepassingen voor algemene doeleinden. Er zijn echter specifieke situaties waarin samenstellers en productontwerpers moeten overwegen of een alternatieve weekmaker beter aan hun behoeften zou voldoen:

• Kies DINP wanneer u heeft een beproefde, kosteneffectieve weekmaker voor algemeen gebruik nodig voor draad en kabel, vloeren, gecoate stoffen, tuinslangen, auto-interieurbekleding of industriële profielen waarbij er geen specifieke beperkingen zijn op het ftalatengehalte en prestatiestabiliteit op lange termijn een prioriteit is.
• Overweeg in plaats daarvan DINCH of DOTP voor kinderspeelgoed, bijtringen, materialen die met voedsel in aanraking komen of medische hulpmiddelen waar de voorzorgsbeperkingen op DINP van toepassing zijn en waar een niet-ftalaat- of alternatieve chemie de voorkeur heeft van de klant, detailhandelaar of regelgevende instantie in uw doelmarkt.
• Overweeg dan DIDP voor toepassingen die een zeer hoge hittestabiliteit vereisen, zoals kabels die geschikt zijn voor continu gebruik boven 90°C, waarbij het hogere molecuulgewicht van DIDP zorgt voor een stapsgewijs betere retentie op lange termijn bij hogere temperaturen.
• Denk eens aan biobased weekmakers (zoals ESBO, geacetyleerde ricinusolie of bio-afgeleide adipaten) wanneer uw merkpositionering hernieuwbare inhoud vereist of wanneer uw eindgebruiksmarkt zich ontwikkelt in de richting van volledig biogebaseerde materiaalverklaringen. Houd er rekening mee dat deze vaak een aanpassing van de formulering vereisen om gelijkwaardige prestaties als DINP in flexibel PVC te bereiken.
• Controleer de naleving van California Prop 65 voordat u DINP gebruikt in consumentenproducten die in Californië worden verkocht. Producten boven het veilige havenniveau vereisen Prop 65-kankerwaarschuwingen, die sommige merken liever vermijden door alternatieve weekmakers te selecteren, ongeacht het wetenschappelijke debat over het werkelijke kankerrisico van DINP voor de mens.