โพลิเมอร์ทุกชนิดที่ใช้กันในชีวิตประจำวัน เช่น พลาสติก PVC(Polyvinyl Chloride) เมลามิน

ประวัติ

พลาสติไซเซอร์ (plasticizers) เป็นสารที่ใส่ในโพลิเมอร์ (polymer) หรือผลิตภัณฑ์พลาสติกเพื่อลดจุดหลอมที่ทำให้เกิดการไหล (flexing temperature) ของพลาสติกทำให้เม็ดพลาสติกมีความยืดหยุ่นและอ่อนนุ่มขึ้น  สะดวกต่อการดึง รีด ฉาบ หรือหล่อแบบ  และยังเป็นตัวรักษาความอ่อนนุ่มไม่ให้เสียไปโดยง่าย  อีกทั้งยังมีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าทนต่อกรดด่าง น้ำมันและผงซักฟอก  โดยจะใส่ประมาณ 20-40% โดยน้ำหนัก  พลาสติไซเซอร์จึงมีความสำคัญต่ออุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์พลาสติกอย่างยิ่ง  โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมพลาสติกโพลีไวนิลคลอไรด์ (Polyvinyl Chloride, PVC) ซึ่งเป็นพลาสติกที่นำไปทำประโยชน์ได้มากมาย  เช่น ภาชนะบรรจุอาหาร ฟิล์มห่ออาหาร เครื่องมือแพทย์  เช่น ถุงบรรจุเลือด น้ำเกลือ สายยางที่ต่อกับเครื่องมือแพทย์, รองเท้า, กระเป๋า, เสื้อผ้า, กระเบื้องยางปูพื้น, สายไฟ, เทปพันสายไฟ, ท่อน้ำ, แท็งก์เก็บสารเคมีและอื่น ๆ  โดยที่มีการใช้พลาสติไซเซอร์ในอุตสาหกรรมพลาสติก PVC ถึง 65% ของปริมาณการใช้พลาสติไซเซอร์ทั้งหมด  ผู้ที่เริ่มใช้พลาสติไซเซอร์ในทางอุตสาหกรรมคนแรก คือ Hyatt Brothers ในราว ค.ศ.1870  เมื่อเขาผสมแคมเฟอร์ (camphor) กับไนโตรเซลลูโลส (nitrocellulose) ต่อมาไตรครี-ซิลฟอสเฟต (tricresyl phosphate) ก็ถูกนำมาใช้เป็นพลาสติไซเซอร์ ตามด้วยพทาเลทเอสเทอร์(phthalate esters)

กลไกของพลาสติไซเซชั่น (mechanism of plasticization)

พลาสติกประกอบด้วยโมเลกุลโพลีเมอร์ (polymer molecules) แต่ละโมเลกุลเชื่อมต่อกันด้วยแรง Vander Waal โดยที่พลาสติไซเซอร์ไม่ได้เกิดปฏิกิริยากับโพลีเมอร์  แต่จะแทรกตัวเองอยู่ระหว่างโมเลกุลโพลีเมอร์โดยไปทำให้แรงVander Waall ลดลง

ชนิดของพลาสติไซเซอร์

พลาสติไซเซอร์สามารถแบ่งเป็น

1. โมโนเมอริคพลาสติไซเซอร์ (monomeric plasticizers) มีอยู่หลายกลุ่ม  ได้แก่

- กลุ่มพทาเลทเอสเทอร์  เป็นกลุ่มที่ใช้เป็นพลาสติไซเซอร์มากที่สุด  เป็นสารประกอบอะโรมาติกที่มีหมู่คาร์บอกซิเลท 2 หมู่  มีลักษณะเป็นของเหลว  มีจุดเดือดสูงและความดันไอต่ำ  เป็นสารที่เสถียรและละลายในไขมันได้ดี  พทาเลทเอสเทอร์ที่ผลิตในอุตสาหกรรมมาจากการทำปฏิกิริยาระหว่างพทาลิกแอนไฮไดร์ (phthalic anhydride) กับแอลกอฮอล์  โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) เช่น กรดซัลฟูริค หรือกรดพาราโทลูอีนซัลโฟนิค พทาเลทเอสเตอร์ที่ใช้เป็นพลาสติไซเซอร์ เช่น

· ไดเมทิลพทาเลท (dimethyl phthalate, DMP)

· ไดเอทิลพทาเลท (diethyl phthalate, DEP)

· ไดนอร์มัวลิวทิลพทาเลท (di-n bytyl phthalate, DBP)

· บิวทิลเบนซิลพทาเลท (butylbenzyl phthalate, BBP)

· ไดทูเอทิลเฮซิลพทาเลท (di-(2-ethylhexyl) phthalate, DOP⁽¹⁾)

· ไดนอร์มัลออกทิลพทาเลท (di-n-octyl phtghalate, DOP⁽²⁾)

· ไดไอโซโนนิลพทาเลท (diisononyl phthalate, DINP) 

- กลุ่มอดิเพท (adipates) และอซีเลท (azelates) ผลิตจากกรดอดิพิค (adipic acid)หรือกรดอซีเลอิคกับแอลกอฮอล์  เช่น ไดทูเอทิลเฮซิลอดิเพท (di-2-ethylhexyl adipate, DOA), ไดไอโซเดซิลอดิเพท (diisodecyl adipate, DIDA), และไดนอร์มัลออกทิลเดซิลอดิเพท (di-n-octhldecyl adipate, DNODA) ตัวที่สำคัญที่สุด คือ DOAซึ่งองค์การอาหารและยาของสหรัฐอเมริกาอนุญาตให้ใช้ในผลิตภัณฑ์ที่บรรจุอาหาร

ส่วนกลุ่มอซีเลทนั้น  เช่น ไดทูเอทิลเฮซิลอซีเลท (di-2-ethylhexyl azelate, DOZ), ไดไอโซออกทิลอซีเลท (diisooctyl azelate, DIOZ) และไดเฮกซิลอซีเลท (dihexyl azelate, DHZ) ซึ่งเป็นตัวที่องค์การอาหารและยาของสหรัฐอเมริกาอนุญาตให้ใช้ในผลิตภัณฑ์ที่บรรจุอาหารเช่นกัน (octyl diphenyl phosphate)

- กลุ่มฟอสเฟต  มีออกทิลไดเฟนิลฟอสเฟต (octyl diphenyl phosphate) ตัวเดียวเท่านั้นที่องค์การอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา  อนุญาตให้ใช้ในผลิตภัณฑ์ที่บรรจุอาหาร

2. โพลีเมอริคพลาสติไซเซอร์ (polymeric plasticizers) ได้จากปฏิกิริยาระหว่างกรดไดเบซิค (dibasic acid)  เช่น กรดอดิพิค หรือ กรดอซีเลอิคกับไกคอล (glycol) เช่น โพรไพลีนไกคอล (propylene glycol) จะได้พลาสติไซเซอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงถึง 20 เท่าของชนิดโมโนเมอร์ริค  และจะมีโอกาสหลุดจากพลาสติกได้น้อยกว่าที่อุณหภูมิสูง ๆ และยังทนต่อการละลายของน้ำมันและตัวทำละลาย  ส่วนราคาของโพลีเมอริคพลาสติไซเซอร์นั้นจะสูงกว่าพวกพทาเลทเอสเตอร์ประมาณ 1.5-2 เท่า

ความเป็นพิษ

เนื่องจากพลาสติไซเซอร์ที่นิยมใช้มากที่สุด คือ กลุ่มพทาเลทเอสเตอร์  ดังนั้นจึงมีผู้ศึกษาวิเคราะห์วิจัยและมีหลักฐานการตรวจพบในสิ่งแวดล้อมมากที่สุด  พลาสติไซเซอร์ที่นิยมใช้กันมากและอยู่ในรายการสารมลพิษ (priority pollutants) ขององค์การพิทักษ์สิ่งแวดล้อมสหรัฐอเมริกา (US Environmental Protection Agency, USEPA) มีอยู่ด้วยกัน 6 ตัว คือ DMP, DEP, DBP, BBP, DOP⁽¹⁾ และ DOP⁽²⁾ โดยเฉพาะ DOP⁽¹⁾ นิยมใช้กันมากที่สุดหรือที่รู้จักกันในชื่อ ไดขทู เอทิลเฮกซิลพทาเลทซึ่งเป็นคนละตัวกับไดนอร์มับออกทิลพทาเลท (DOP) สารมลพิษเหล่านี้ไม่ค่อยแสดงความเป็นพิษอย่างเฉียบพลัน แต่จะแสดงในลักษณะพิษเรื้อรังเป็นผลให้เกิดอาการตกเลือดในปอด (lung hemorrhage),ตับโต (hepatomegaly) เป็นพิษต่อเซลในร่างกาย (cytotoxicity) ทำให้เกิดมะเร็ง (carcinogenicity) เกิดการก่อกลายพันธุ์ (mutagenicity) และทารกในครรภ์มีรูปร่างผิดปกติ (teratogenicity)

พลาสติไซเซอร์ที่ใส่ในผลิตภัณฑ์พลาสติกจะไม่ได้เกิดพันธะเคมีกับโพลีเมอร์เพียงแต่จะแพร่แทรกเข้าไปอยู่ระหว่างโมเลกุลดังกล่าวแล้วข้างต้น  ดังนั้นจึงเกิดการถ่ายเทสู่สิ่งแวดล้อมได้ง่าย  ดังรายงานการตรวจพบสารเหล่านี้ในน้ำ อากาศ ดิน ปลา อาหาร เลือด และพลาสม่า

                Stalling, Mayer และผู้ร่วมงานแห่งห้องปฏิบัติการวิจัยสารฆ่าแมลงในปลา ในโคลัมเบีย รัฐมิสซูรี่ ได้ศึกษาความเป็นพิษของพทาเลทเอสเตอร์ในสิ่งมีชีวิตในน้ำ (aquatic organisms) ตรวจพบว่ามี DBP และ DOP⁽¹⁾ ในปลาและน้ำบริเวณอเมริกาเหนือ  นอกจากนี้สิ่งมีชีวิตในน้ำยังสามารถสะสมพทาเลทเอสเตอร์โดยหลังจาก 7 วัน ความเข้มข้นของพทาเลทเอสเตอร์ในสิ่งมีชีวิตจะเปลี่ยนจาก 350 เป็น 3900 เท่าของที่พบในน้ำ  นั่นแสดงว่า DBP และ DOP⁽¹⁾ สามารถเข้าไปอยู่ในลูกโซ่อาหาร (food chain) ได้ด้วย  และยังพบว่าพทาเลทออสเตอร์จะรบกวนระบบนิเวศและเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ  เช่น daphnia ในระดับความเข้มข้นเป็นไมโครกรัมต่อลิตร (ppb) นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ยังพบว่าสิ่งมีชีวิตในน้ำจะไวต่อความเป็นพิษมากกว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม  และเพื่อความปลอดภัยของมนุษย์ USEPA ได้กำหนดปริมาณพทาเลทเอสเตอร์ที่อนุญาตให้มีในน้ำดังนี้คือ DMP 313 มิลลิกรัม/ลิตร (ppm), DEP 350 มิลลิกรัม/ลิตร, DBP 34 มิลลิกรัม/ลิตร และ DOP⁽¹⁾ ในแม่น้ำเจ้าพระยา, แม่น้ำบางปะกง, แม่น้ำท่าจีนและอ่าวไทยตอนบน  ส่วนสุภาณีและวราภรณ์ได้ตรวจพบDEP, DBP, BBP ในแม่น้ำเจ้าพระยาและบริเวณคลอง สระน้ำต่าง ๆ ในเขตกรุงเทพมหานคร

ตารางที่ 1   คุณสมบัติทางกายภาพ เคมีและ LD₅₀ พลาสติไซเซอร์บางชนิด

Create Date : 24 มีนาคม 2555
Last Update : 24 มีนาคม 2555 12:43:47 น.		0 comments
Counter : 1029 Pageviews.
Share Tweet