Aplicación de plastificantes en PET

El PET (tereftalato de polietileno), como poliéster termoplástico lineal con alta cristalinidad (generalmente 40%-60%), tiene alta transparencia, excelente resistencia mecánica y propiedades de barrera. Sin embargo, el PET nativo presenta deficiencias como alta fragilidad, baja resistencia al impacto a baja temperatura y baja fluidez de procesamiento. Los plastificantes reducen la temperatura de transición vítrea (Tg) y la cristalinidad del PET al romper los enlaces de hidrógeno y las fuerzas de van der Waals entre sus cadenas moleculares, dotando al PET de flexibilidad, procesabilidad y adaptabilidad a baja temperatura. Desempeñan un papel clave en la optimización funcional en aplicaciones de PET como envases de alimentos, envases farmacéuticos, películas y plásticos de ingeniería. Con la creciente demanda de seguridad y protección ambiental en la industria, la aplicación de plastificantes en PET ha pasado de ser una simple adición funcional a una alta eficiencia, baja migración y ecologización, formando un patrón de desarrollo que enfatiza tanto la innovación tecnológica como el control de seguridad.

1、 El papel fundamental de los plastificantes en la adaptación del PET: solucionar las deficiencias de rendimiento del PET nativo

El PET nativo presenta limitaciones obvias de rendimiento en su procesamiento y uso debido a la fuerte regularidad de su cadena molecular y a las grandes fuerzas intermoleculares. Los plastificantes pueden actuar con precisión sobre la estructura molecular del PET para resolver los siguientes problemas fundamentales y sentar las bases para ampliar sus aplicaciones.

1. Reducir la dificultad de procesamiento: mejorar la fluidez y la conformabilidad del PET fundido.

El punto de fusión del PET se sitúa entre 255 y 260 °C, y su temperatura de transición vítrea (Tg) se sitúa entre 70 y 80 °C. La viscosidad del PET fundido es alta (el índice de fluidez es de tan solo 1-3 g/10 min a 280 °C), y durante el moldeo por inyección, la extrusión, el moldeo por soplado y otros procesos, es probable que se produzcan problemas como un llenado insuficiente y defectos superficiales. Las moléculas de plastificantes (como los ésteres de ácidos grasos y los ésteres de fosfato) pueden insertarse entre las cadenas moleculares del PET, lo que reduce el entrelazamiento entre ellas y la viscosidad del fundido.

Cuando la cantidad de plastificante agregada es del 3% -5%, la velocidad de flujo de la masa fundida de PET se puede aumentar a 5-8 g/10 min, y la temperatura de procesamiento se puede reducir entre 10 y 15 ℃, lo que reduce el consumo de energía y el riesgo de degradación térmica;

Para productos PET de paredes delgadas (como chips microfluídicos con un espesor de menos de 0,1 mm y carcasas de componentes electrónicos de precisión), los plastificantes pueden mejorar la fluidez del llenado de masa fundida, evitar defectos como escasez de material y burbujas causadas por una alta resistencia al flujo y mejorar la tasa de calificación de moldeo a más del 95%.

2. Mejorar las propiedades mecánicas: mejorar la flexibilidad del PET y la resistencia al impacto a baja temperatura.

El PET nativo se comporta como un material rígido a temperatura ambiente, con una elongación por fractura de tan solo el 5 % -10 %. A bajas temperaturas (por debajo de -20 °C), la resistencia al impacto disminuye significativamente (resistencia al impacto en entalla <2 kJ/m²), lo que lo vuelve frágil y dificulta su cumplimiento con los requisitos de envases flexibles, uso en entornos de baja temperatura y otros escenarios. Los plastificantes optimizan las propiedades mecánicas del PET al reducir su cristalinidad y aumentar la movilidad de su cadena molecular.

La adición de un 5%-8% de adipato de dioctilo (DOA) o sebacato de dioctilo (DOS) puede aumentar la elongación de rotura del PET entre un 30% y un 50%, mejorando significativamente su flexibilidad. Se puede utilizar para fabricar películas de PET plegables para envases de alimentos y catéteres médicos de PET flexibles.

Los plastificantes pueden reducir la temperatura de transición vítrea (Tg) del PET de 70 ℃ a 40-50 ℃ y aumentar la resistencia al impacto a baja temperatura (-20 ℃) ​​a 5-8 kJ/m², cumpliendo con los requisitos de resistencia al impacto de los envases de PET en la logística de la cadena de frío (como bandejas de alimentos congelados y envases farmacéuticos de baja temperatura) y reduciendo la tasa de daños durante el transporte a baja temperatura.

3. Ajuste del rendimiento de la barrera: adaptación a los requisitos de control de penetración de medios específicos

El PET tiene buenas propiedades de barrera contra el oxígeno y el vapor de agua, pero deficientes contra algunas moléculas orgánicas pequeñas (como aceites y disolventes orgánicos). Además, las propiedades de barrera del PET nativo se ven muy afectadas por la cristalinidad: una alta cristalinidad puede producir fácilmente defectos en los límites de grano, lo que a su vez reduce las propiedades de barrera. Los plastificantes optimizan las propiedades de barrera regulando la morfología cristalina del PET y la disposición de la cadena molecular.

Para el envasado de aceite comestible de PET, agregar entre un 2% y un 4% de aceite de soja epoxidado (ESO) puede reducir la disposición desordenada de las cadenas moleculares de PET, disminuir la permeabilidad del aceite (de 0,8 g/(m² · 24 h) a 0,3 g/(m² · 24 h)) y extender la vida útil del aceite comestible;

En los envases farmacéuticos de PET (como las botellas de líquidos orales), agregar una cantidad adecuada de plastificantes de fosfato puede llenar los defectos de cristalización del PET, mejorar las propiedades de barrera contra los componentes volátiles en la solución del medicamento y evitar la pérdida de eficacia del medicamento.

4. Mejora la resistencia al envejecimiento y a la intemperie: prolonga la vida útil de los productos PET.

El PET nativo es propenso a la degradación oxidativa de sus cadenas moleculares bajo la exposición prolongada a la luz (especialmente a la radiación ultravioleta) y a altas temperaturas, lo que resulta en un amarilleo del producto y una disminución de sus propiedades mecánicas (como una tasa de atenuación de la resistencia a la tracción del 30 % anual), lo que limita su uso en exteriores o a largo plazo (como vallas publicitarias de PET para exteriores y envases de alimentos de larga duración). Los plastificantes parcialmente funcionales (como los plastificantes epoxi y compuestos fenólicos impedidos) tienen funciones plastificantes, antioxidantes y resistentes a los rayos UV.

El aceite de soja epoxi (ESO) no solo plastifica, sino que sus grupos epoxi también pueden capturar los radicales libres generados por la degradación del PET, ralentizar la tasa de degradación oxidativa y aumentar la tasa de retención de la resistencia a la tracción de los productos de PET del 50% a más del 80% después de 12 meses de exposición al aire libre;

Los plastificantes compuestos (como DOS combinado con el absorbente UV UV-531) pueden reducir simultáneamente el Tg del PET y absorber la radiación UV, siendo adecuados para el uso en exteriores de películas de PET, materiales de construcción y paneles decorativos, extendiendo su vida útil a 3-5 años.

2、Tipos de plastificantes comúnmente utilizados en PET: características, escenarios de aplicación y adaptabilidad

Según las diferencias en su estructura química y rendimiento, los plastificantes comúnmente utilizados en PET se dividen en cuatro categorías: diácidos alifáticos, epóxidos, fosfatos y poliésteres. Cada tipo de plastificante presenta diferencias significativas en cuanto a compatibilidad, migración y resistencia a la temperatura, y debe seleccionarse con precisión según los escenarios de uso de los productos PET (como contacto con alimentos, entornos de alta y baja temperatura).

1. Ésteres de ácidos dicarboxílicos alifáticos: preferidos por su alta compatibilidad y adaptabilidad a bajas temperaturas.

Los plastificantes de ésteres binarios alifáticos, representados por ésteres de ácido adípico y ésteres de ácido sebácico, contienen grupos alquilo de cadena larga en sus estructuras moleculares. Presentan buena compatibilidad con las cadenas moleculares del PET y un excelente rendimiento a baja temperatura, lo que los convierte en la opción preferida para la modificación del PET por impacto a baja temperatura.

Adipato de dioctilo (DOA):

Buena compatibilidad (la relación de compatibilidad con PET puede alcanzar 1:10), alta eficiencia de plastificación, agregar un 5% puede reducir la Tg de PET a menos de 50 ℃ y aumentar la resistencia al impacto a baja temperatura (-20 ℃) ​​de 3 a 4 veces;

La desventaja es la poca resistencia a la temperatura (temperatura de uso a largo plazo ≤ 60 ℃), fácil migración, se utiliza principalmente para películas de PET (como películas para envasado de alimentos congelados) y mangueras de PET (como mangueras cosméticas) en entornos de baja temperatura.

Sebacato de di (2-etilhexilo) (DOS):

La cadena molecular es más larga (con una longitud de cadena de carbono de 10 carbonos) y presenta una mejor resistencia a la temperatura que la del DOA (temperatura de uso prolongado ≤ 80 °C). La tasa de migración es un 30 % menor que la del DOA y la resistencia al impacto a baja temperatura es superior (la resistencia al impacto a -40 °C aún alcanza los 4 kJ/m²).

Adecuado para productos PET que requieren temperaturas tanto bajas como medias, como cajas de rotación de PET para logística de cadena de frío y tubos de almacenamiento de muestras de PET médicos de baja temperatura.

2. Clase epoxi: la opción principal para plastificantes seguros

Los plastificantes epóxicos contienen grupos epóxicos en sus moléculas, que no solo tienen funciones plastificantes, sino que también pueden capturar los radicales libres generados por la degradación del PET. Además, poseen propiedades antioxidantes, bajas tasas de migración y baja toxicidad, lo que cumple con los requisitos de seguridad para el contacto con alimentos y el envasado farmacéutico. Constituyen la categoría principal de modificación de la seguridad del PET.

Aceite de soja epoxidado (ESO):

De amplia procedencia (materiales vegetales renovables), bajo precio, buena compatibilidad con PET (cantidad de adición de 3% -6%), tasa de migración de solo 1/5 de DOA y ha pasado certificaciones de seguridad de contacto con alimentos como UE No.10/2011 y China GB 4806.10;

Se utiliza principalmente para productos PET en contacto con alimentos, como juntas de tapas de botellas de bebidas de PET y películas de envasado de alimentos de PET, que pueden mejorar la flexibilidad al tiempo que evitan la migración de plastificantes y la contaminación de los alimentos;

La ventaja adicional es su fuerte resistencia a la intemperie, que se puede utilizar en productos PET para exteriores (como películas de protección solar PET) para retardar el envejecimiento por rayos UV.

Éster metílico de ácido graso epoxi (EFAME):

Su estructura molecular es más simple y su eficiencia de plastificación es un 20 % superior a la del ESO. Añadir un 4 % puede aumentar la elongación a la rotura del PET hasta un 40 % y mejorar su fluidez. Es adecuado para productos moldeados por inyección de PET (como juguetes de PET de paredes delgadas y carcasas electrónicas de precisión).

La desventaja es que la resistencia a la temperatura es ligeramente pobre (temperatura de uso a largo plazo ≤ 70 ℃) y debe usarse en combinación con plastificantes resistentes a la temperatura.

3. Fosfatos: Resistencia a la temperatura integrada y retardo de llama.

Los plastificantes de éster de fosfato contienen elementos de fósforo en sus moléculas, que combinan propiedades plastificantes y retardantes de llama. Presentan una excelente resistencia a la temperatura (temperatura de uso prolongado ≥ 100 °C), pero una baja compatibilidad (la relación de compatibilidad con el PET suele ser ≤ 1:20). Se utilizan principalmente en el campo de los plásticos de ingeniería de PET que requieren alta resistencia a la temperatura y retardancia de llama.

Fosfato de trifenilo (TPP):

Excelente rendimiento retardante de llama (índice de oxígeno de hasta 28%), buena resistencia a la temperatura (temperaturas de descomposición térmica de 250 ℃), agregar un 8% -10% puede hacer que el PET cumpla con los estándares de retardante de llama UL94 V-0, al tiempo que mejora la estabilidad térmica del PET;

Adecuado para productos de PET resistentes a altas temperaturas, como carcasas de componentes electrónicos de PET y piezas interiores de PET para automóviles (se requiere retardante de llama), pero debido a su baja compatibilidad, debe combinarse con compatibilizadores (como PET-g-MAH) para evitar la precipitación.

Fosfato de trioctilo (TOP):

Presenta una mejor compatibilidad que el TPP (con una relación de compatibilidad de 1:15 con el PET), una alta eficiencia de plastificación y una baja toxicidad (LD50>3000 mg/kg). Se puede utilizar en productos de PET sensibles a la toxicidad, como carcasas de dispositivos médicos de PET (que requieren resistencia a altas temperaturas y retardancia al fuego) y productos de PET para niños.

La desventaja es que el rendimiento retardante de llama es ligeramente más débil que el del TPP y es necesario aumentar la cantidad agregada (10% -12%) para lograr el mismo efecto retardante de llama.

4. Poliéster: referencia de baja migración y estabilidad a largo plazo

Los plastificantes de poliéster (como el adipato de polipropileno y el sebacato de polibutileno) son plastificantes de alto peso molecular (peso molecular 1000-5000) y su compatibilidad con el PET se logra mediante la coincidencia de segmentos de la cadena molecular. Presentan tasas de migración extremadamente bajas (<0,1 %/año), excelente resistencia a la temperatura y al envejecimiento, y son la opción preferida para el uso a largo plazo del PET.

Adipato de polietilenglicol (PPA):

El peso molecular es de aproximadamente 2000, con un fuerte enredo con las cadenas moleculares de PET, una tasa de migración de solo 1/10 de DOA, sin precipitación significativa después de un uso prolongado (5 años) y buena resistencia a la temperatura (temperatura de uso prolongado ≤ 90 ℃);

Adecuado para productos de PET que requieren un uso a largo plazo, como tuberías de PET (para transportar agua caliente o líquidos corrosivos) y paneles decorativos de construcción de PET, que pueden mantener flexibilidad y estabilidad a largo plazo.

Sebacato de polibutileno (PBS):

La cadena molecular contiene enlaces éter flexibles, con una eficiencia plastificante un 15% mayor que el PPA, y es biodegradable (tasas de degradación del 90% en 180 días en condiciones de compostaje), lo que cumple con los requisitos ambientales;

Adecuado para productos compuestos de PET biodegradables, como películas de embalaje biodegradables de PET/PLA y vajillas de PET desechables, que pueden mejorar la flexibilidad sin afectar el rendimiento de degradación general.

3、 Práctica específica de plastificantes en diferentes campos de aplicación de PET: formulación basada en escenarios y optimización del rendimiento

La aplicación de plastificantes en PET debe formularse según los requisitos funcionales del producto (como contacto con alimentos, resistencia a altas temperaturas, retardancia al fuego) y el entorno de uso (como bajas temperaturas, exteriores y entornos farmacéuticos). La cantidad de aditivos y la selección de tipos de plastificantes varían considerablemente según el sector. A continuación, se presentan casos prácticos de los cuatro principales campos de aplicación.

1. Productos PET en contacto con alimentos: la seguridad es lo primero, la baja migración es el núcleo

Los requisitos fundamentales para los plastificantes en productos de PET en contacto con alimentos (como botellas de PET para bebidas, películas para envases de alimentos y bandejas) son: baja migración, no toxicidad y conformidad con las normas GB 4806.10 de China, UE n.º 10/2011 y la FDA estadounidense 21 CFR Parte 177.1310. Se prohíbe el uso de plastificantes de alta migración y toxicidad, como los ftalatos (como DEHP y DBP).

Tapa y junta de botella de bebida PET:

Las tapas de botellas de PET natural tienen una gran rigidez y son propensas a romperse debido a las fuerzas de apertura y cierre. Por lo tanto, se requiere añadir entre un 3 % y un 5 % de aceite de soja epoxi (ESO) para mejorar la flexibilidad y la resistencia a la fatiga (capaz de soportar más de 1000 ciclos de apertura y cierre sin sufrir daños).

La junta adopta una estructura compuesta de PET/PE, en la que se agrega 2% de EFAME a la capa de PET para mejorar la adhesión con la capa de PE, al tiempo que se evita la migración de plastificantes a la bebida (cantidad de migración <0,05 mg/kg).

Película de envasado de alimentos congelados PET:

Para equilibrar la resistencia al impacto a baja temperatura y la resistencia a la humedad, se adopta una fórmula compuesta de "5% DOS + 2% ESO". El DOS mejora la resistencia al impacto a baja temperatura (-30 ℃) (de 1,5 kJ/m² a 6 kJ/m²), mientras que el ESO reduce la tasa de migración (cantidad de migración <0,1 mg/kg).

La película de PET modificada se puede doblar más de 100 veces sin que se produzcan grietas, lo que la hace adecuada para envases plegables y para el transporte en cadena de frío de alimentos congelados.

Después de su uso, puede degradarse completamente en condiciones de compostaje durante 120 días, lo que cumple con los requisitos de las políticas de protección ambiental.

El PET (tereftalato de polietileno), como poliéster termoplástico lineal con alta cristalinidad (generalmente 40%-60%), tiene alta transparencia, excelente resistencia mecánica y propiedades de barrera. Sin embargo, el PET nativo presenta deficiencias como alta fragilidad, baja resistencia al impacto a baja temperatura y baja fluidez de procesamiento. Los plastificantes reducen la temperatura de transición vítrea (Tg) y la cristalinidad del PET al romper los enlaces de hidrógeno y las fuerzas de van der Waals entre sus cadenas moleculares, dotando al PET de flexibilidad, procesabilidad y adaptabilidad a baja temperatura. Desempeñan un papel clave en la optimización funcional en aplicaciones de PET como envases de alimentos, envases farmacéuticos, películas y plásticos de ingeniería. Con la creciente demanda de seguridad y protección ambiental en la industria, la aplicación de plastificantes en PET ha pasado de ser una simple adición funcional a una alta eficiencia, baja migración y ecologización, formando un patrón de desarrollo que enfatiza tanto la innovación tecnológica como el control de seguridad.

1、 El papel fundamental de los plastificantes en la adaptación del PET: solucionar las deficiencias de rendimiento del PET nativo

El PET nativo presenta limitaciones obvias de rendimiento en su procesamiento y uso debido a la fuerte regularidad de su cadena molecular y a las grandes fuerzas intermoleculares. Los plastificantes pueden actuar con precisión sobre la estructura molecular del PET para resolver los siguientes problemas fundamentales y sentar las bases para ampliar sus aplicaciones.

1. Reducir la dificultad de procesamiento: mejorar la fluidez y la conformabilidad del PET fundido.

El punto de fusión del PET se sitúa entre 255 y 260 °C, y su temperatura de transición vítrea (Tg) se sitúa entre 70 y 80 °C. La viscosidad del PET fundido es alta (el índice de fluidez es de tan solo 1-3 g/10 min a 280 °C), y durante el moldeo por inyección, la extrusión, el moldeo por soplado y otros procesos, es probable que se produzcan problemas como un llenado insuficiente y defectos superficiales. Las moléculas de plastificantes (como los ésteres de ácidos grasos y los ésteres de fosfato) pueden insertarse entre las cadenas moleculares del PET, lo que reduce el entrelazamiento entre ellas y la viscosidad del fundido.

Cuando la cantidad de plastificante agregada es del 3% -5%, la velocidad de flujo de la masa fundida de PET se puede aumentar a 5-8 g/10 min, y la temperatura de procesamiento se puede reducir entre 10 y 15 ℃, lo que reduce el consumo de energía y el riesgo de degradación térmica;

Para productos PET de paredes delgadas (como chips microfluídicos con un espesor de menos de 0,1 mm y carcasas de componentes electrónicos de precisión), los plastificantes pueden mejorar la fluidez del llenado de masa fundida, evitar defectos como escasez de material y burbujas causadas por una alta resistencia al flujo y mejorar la tasa de calificación de moldeo a más del 95%.

2. Mejorar las propiedades mecánicas: mejorar la flexibilidad del PET y la resistencia al impacto a baja temperatura.

El PET nativo se comporta como un material rígido a temperatura ambiente, con una elongación por fractura de tan solo el 5 % -10 %. A bajas temperaturas (por debajo de -20 °C), la resistencia al impacto disminuye significativamente (resistencia al impacto en entalla <2 kJ/m²), lo que lo vuelve frágil y dificulta su cumplimiento con los requisitos de envases flexibles, uso en entornos de baja temperatura y otros escenarios. Los plastificantes optimizan las propiedades mecánicas del PET al reducir su cristalinidad y aumentar la movilidad de su cadena molecular.

La adición de un 5%-8% de adipato de dioctilo (DOA) o sebacato de dioctilo (DOS) puede aumentar la elongación de rotura del PET entre un 30% y un 50%, mejorando significativamente su flexibilidad. Se puede utilizar para fabricar películas de PET plegables para envases de alimentos y catéteres médicos de PET flexibles.

Los plastificantes pueden reducir la temperatura de transición vítrea (Tg) del PET de 70 ℃ a 40-50 ℃ y aumentar la resistencia al impacto a baja temperatura (-20 ℃) ​​a 5-8 kJ/m², cumpliendo con los requisitos de resistencia al impacto de los envases de PET en la logística de la cadena de frío (como bandejas de alimentos congelados y envases farmacéuticos de baja temperatura) y reduciendo la tasa de daños durante el transporte a baja temperatura.

3. Ajuste del rendimiento de la barrera: adaptación a los requisitos de control de penetración de medios específicos

El PET tiene buenas propiedades de barrera contra el oxígeno y el vapor de agua, pero deficientes contra algunas moléculas orgánicas pequeñas (como aceites y disolventes orgánicos). Además, las propiedades de barrera del PET nativo se ven muy afectadas por la cristalinidad: una alta cristalinidad puede producir fácilmente defectos en los límites de grano, lo que a su vez reduce las propiedades de barrera. Los plastificantes optimizan las propiedades de barrera regulando la morfología cristalina del PET y la disposición de la cadena molecular.

Para el envasado de aceite comestible de PET, agregar entre un 2% y un 4% de aceite de soja epoxidado (ESO) puede reducir la disposición desordenada de las cadenas moleculares de PET, disminuir la permeabilidad del aceite (de 0,8 g/(m² · 24 h) a 0,3 g/(m² · 24 h)) y extender la vida útil del aceite comestible;

En los envases farmacéuticos de PET (como las botellas de líquidos orales), agregar una cantidad adecuada de plastificantes de fosfato puede llenar los defectos de cristalización del PET, mejorar las propiedades de barrera contra los componentes volátiles en la solución del medicamento y evitar la pérdida de eficacia del medicamento.

4. Mejora la resistencia al envejecimiento y a la intemperie: prolonga la vida útil de los productos PET.

El PET nativo es propenso a la degradación oxidativa de sus cadenas moleculares bajo la exposición prolongada a la luz (especialmente a la radiación ultravioleta) y a altas temperaturas, lo que resulta en un amarilleo del producto y una disminución de sus propiedades mecánicas (como una tasa de atenuación de la resistencia a la tracción del 30 % anual), lo que limita su uso en exteriores o a largo plazo (como vallas publicitarias de PET para exteriores y envases de alimentos de larga duración). Los plastificantes parcialmente funcionales (como los plastificantes epoxi y compuestos fenólicos impedidos) tienen funciones plastificantes, antioxidantes y resistentes a los rayos UV.

El aceite de soja epoxi (ESO) no solo plastifica, sino que sus grupos epoxi también pueden capturar los radicales libres generados por la degradación del PET, ralentizar la tasa de degradación oxidativa y aumentar la tasa de retención de la resistencia a la tracción de los productos de PET del 50% a más del 80% después de 12 meses de exposición al aire libre;

Los plastificantes compuestos (como DOS combinado con el absorbente UV UV-531) pueden reducir simultáneamente el Tg del PET y absorber la radiación UV, siendo adecuados para el uso en exteriores de películas de PET, materiales de construcción y paneles decorativos, extendiendo su vida útil a 3-5 años.

2、Tipos de plastificantes comúnmente utilizados en PET: características, escenarios de aplicación y adaptabilidad

Según las diferencias en su estructura química y rendimiento, los plastificantes comúnmente utilizados en PET se dividen en cuatro categorías: diácidos alifáticos, epóxidos, fosfatos y poliésteres. Cada tipo de plastificante presenta diferencias significativas en cuanto a compatibilidad, migración y resistencia a la temperatura, y debe seleccionarse con precisión según los escenarios de uso de los productos PET (como contacto con alimentos, entornos de alta y baja temperatura).

1. Ésteres de ácidos dicarboxílicos alifáticos: preferidos por su alta compatibilidad y adaptabilidad a bajas temperaturas.

Los plastificantes de ésteres binarios alifáticos, representados por ésteres de ácido adípico y ésteres de ácido sebácico, contienen grupos alquilo de cadena larga en sus estructuras moleculares. Presentan buena compatibilidad con las cadenas moleculares del PET y un excelente rendimiento a baja temperatura, lo que los convierte en la opción preferida para la modificación del PET por impacto a baja temperatura.

Adipato de dioctilo (DOA):

Buena compatibilidad (la relación de compatibilidad con PET puede alcanzar 1:10), alta eficiencia de plastificación, agregar un 5% puede reducir la Tg de PET a menos de 50 ℃ y aumentar la resistencia al impacto a baja temperatura (-20 ℃) ​​de 3 a 4 veces;

La desventaja es la poca resistencia a la temperatura (temperatura de uso a largo plazo ≤ 60 ℃), fácil migración, se utiliza principalmente para películas de PET (como películas para envasado de alimentos congelados) y mangueras de PET (como mangueras cosméticas) en entornos de baja temperatura.

Sebacato de di (2-etilhexilo) (DOS):

La cadena molecular es más larga (con una longitud de cadena de carbono de 10 carbonos) y presenta una mejor resistencia a la temperatura que la del DOA (temperatura de uso prolongado ≤ 80 °C). La tasa de migración es un 30 % menor que la del DOA y la resistencia al impacto a baja temperatura es superior (la resistencia al impacto a -40 °C aún alcanza los 4 kJ/m²).

Adecuado para productos PET que requieren temperaturas tanto bajas como medias, como cajas de rotación de PET para logística de cadena de frío y tubos de almacenamiento de muestras de PET médicos de baja temperatura.

2. Clase epoxi: la opción principal para plastificantes seguros

Los plastificantes epóxicos contienen grupos epóxicos en sus moléculas, que no solo tienen funciones plastificantes, sino que también pueden capturar los radicales libres generados por la degradación del PET. Además, poseen propiedades antioxidantes, bajas tasas de migración y baja toxicidad, lo que cumple con los requisitos de seguridad para el contacto con alimentos y el envasado farmacéutico. Constituyen la categoría principal de modificación de la seguridad del PET.

Aceite de soja epoxidado (ESO):

De amplia procedencia (materiales vegetales renovables), bajo precio, buena compatibilidad con PET (cantidad de adición de 3% -6%), tasa de migración de solo 1/5 de DOA y ha pasado certificaciones de seguridad de contacto con alimentos como UE No.10/2011 y China GB 4806.10;

Se utiliza principalmente para productos PET en contacto con alimentos, como juntas de tapas de botellas de bebidas de PET y películas de envasado de alimentos de PET, que pueden mejorar la flexibilidad al tiempo que evitan la migración de plastificantes y la contaminación de los alimentos;

La ventaja adicional es su fuerte resistencia a la intemperie, que se puede utilizar en productos PET para exteriores (como películas de protección solar PET) para retardar el envejecimiento por rayos UV.

Éster metílico de ácido graso epoxi (EFAME):

Su estructura molecular es más simple y su eficiencia de plastificación es un 20 % superior a la del ESO. Añadir un 4 % puede aumentar la elongación a la rotura del PET hasta un 40 % y mejorar su fluidez. Es adecuado para productos moldeados por inyección de PET (como juguetes de PET de paredes delgadas y carcasas electrónicas de precisión).

La desventaja es que la resistencia a la temperatura es ligeramente pobre (temperatura de uso a largo plazo ≤ 70 ℃) y debe usarse en combinación con plastificantes resistentes a la temperatura.

3. Fosfatos: Resistencia a la temperatura integrada y retardo de llama.

Los plastificantes de éster de fosfato contienen elementos de fósforo en sus moléculas, que combinan propiedades plastificantes y retardantes de llama. Presentan una excelente resistencia a la temperatura (temperatura de uso prolongado ≥ 100 °C), pero una baja compatibilidad (la relación de compatibilidad con el PET suele ser ≤ 1:20). Se utilizan principalmente en el campo de los plásticos de ingeniería de PET que requieren alta resistencia a la temperatura y retardancia de llama.

Fosfato de trifenilo (TPP):

Excelente rendimiento retardante de llama (índice de oxígeno de hasta 28%), buena resistencia a la temperatura (temperaturas de descomposición térmica de 250 ℃), agregar un 8% -10% puede hacer que el PET cumpla con los estándares de retardante de llama UL94 V-0, al tiempo que mejora la estabilidad térmica del PET;

Adecuado para productos de PET resistentes a altas temperaturas, como carcasas de componentes electrónicos de PET y piezas interiores de PET para automóviles (se requiere retardante de llama), pero debido a su baja compatibilidad, debe combinarse con compatibilizadores (como PET-g-MAH) para evitar la precipitación.

Fosfato de trioctilo (TOP):

Presenta una mejor compatibilidad que el TPP (con una relación de compatibilidad de 1:15 con el PET), una alta eficiencia de plastificación y una baja toxicidad (LD50>3000 mg/kg). Se puede utilizar en productos de PET sensibles a la toxicidad, como carcasas de dispositivos médicos de PET (que requieren resistencia a altas temperaturas y retardancia al fuego) y productos de PET para niños.

La desventaja es que el rendimiento retardante de llama es ligeramente más débil que el del TPP y es necesario aumentar la cantidad agregada (10% -12%) para lograr el mismo efecto retardante de llama.

4. Poliéster: referencia de baja migración y estabilidad a largo plazo

Los plastificantes de poliéster (como el adipato de polipropileno y el sebacato de polibutileno) son plastificantes de alto peso molecular (peso molecular 1000-5000) y su compatibilidad con el PET se logra mediante la coincidencia de segmentos de la cadena molecular. Presentan tasas de migración extremadamente bajas (<0,1 %/año), excelente resistencia a la temperatura y al envejecimiento, y son la opción preferida para el uso a largo plazo del PET.

Adipato de polietilenglicol (PPA):

El peso molecular es de aproximadamente 2000, con un fuerte enredo con las cadenas moleculares de PET, una tasa de migración de solo 1/10 de DOA, sin precipitación significativa después de un uso prolongado (5 años) y buena resistencia a la temperatura (temperatura de uso prolongado ≤ 90 ℃);

Adecuado para productos de PET que requieren un uso a largo plazo, como tuberías de PET (para transportar agua caliente o líquidos corrosivos) y paneles decorativos de construcción de PET, que pueden mantener flexibilidad y estabilidad a largo plazo.

Sebacato de polibutileno (PBS):

La cadena molecular contiene enlaces éter flexibles, con una eficiencia plastificante un 15% mayor que el PPA, y es biodegradable (tasas de degradación del 90% en 180 días en condiciones de compostaje), lo que cumple con los requisitos ambientales;

Adecuado para productos compuestos de PET biodegradables, como películas de embalaje biodegradables de PET/PLA y vajillas de PET desechables, que pueden mejorar la flexibilidad sin afectar el rendimiento de degradación general.

3、 Práctica específica de plastificantes en diferentes campos de aplicación de PET: formulación basada en escenarios y optimización del rendimiento

La aplicación de plastificantes en PET debe formularse según los requisitos funcionales del producto (como contacto con alimentos, resistencia a altas temperaturas, retardancia al fuego) y el entorno de uso (como bajas temperaturas, exteriores y entornos farmacéuticos). La cantidad de aditivos y la selección de tipos de plastificantes varían considerablemente según el sector. A continuación, se presentan casos prácticos de los cuatro principales campos de aplicación.

1. Productos PET en contacto con alimentos: la seguridad es lo primero, la baja migración es el núcleo

Los requisitos fundamentales para los plastificantes en productos de PET en contacto con alimentos (como botellas de PET para bebidas, películas para envases de alimentos y bandejas) son: baja migración, no toxicidad y conformidad con las normas GB 4806.10 de China, UE n.º 10/2011 y la FDA estadounidense 21 CFR Parte 177.1310. Se prohíbe el uso de plastificantes de alta migración y toxicidad, como los ftalatos (como DEHP y DBP).

Tapa y junta de botella de bebida PET:

Las tapas de botellas de PET natural tienen una gran rigidez y son propensas a romperse debido a las fuerzas de apertura y cierre. Por lo tanto, se requiere añadir entre un 3 % y un 5 % de aceite de soja epoxi (ESO) para mejorar la flexibilidad y la resistencia a la fatiga (capaz de soportar más de 1000 ciclos de apertura y cierre sin sufrir daños).

La junta adopta una estructura compuesta de PET/PE, en la que se agrega 2% de EFAME a la capa de PET para mejorar la adhesión con la capa de PE, al tiempo que se evita la migración de plastificantes a la bebida (cantidad de migración <0,05 mg/kg).

Película de envasado de alimentos congelados PET:

Para equilibrar la resistencia al impacto a baja temperatura y la resistencia a la humedad, se adopta una fórmula compuesta de "5% DOS + 2% ESO". El DOS mejora la resistencia al impacto a baja temperatura (-30 ℃) (de 1,5 kJ/m² a 6 kJ/m²), mientras que el ESO reduce la tasa de migración (cantidad de migración <0,1 mg/kg).

La película de PET modificada se puede doblar más de 100 veces sin que se produzcan grietas, lo que la hace adecuada para envases plegables y para el transporte en cadena de frío de alimentos congelados.

Después de su uso, puede degradarse completamente en condiciones de compostaje durante 120 días, lo que cumple con los requisitos de las políticas de protección ambiental.