Le phtalate de diisononyle DINP expliqué : qu'est-ce que c'est, comment il est utilisé et ce que vous devez savoir

Qu'est-ce que le DINP (phtalate de diisononyle) ?

Le DINP, ou phtalate de diisononyle, est un ester de phtalate de haut poids moléculaire utilisé principalement comme plastifiant – une substance ajoutée aux polymères, le plus souvent du chlorure de polyvinyle (PVC), pour les rendre plus flexibles, durables et plus faciles à traiter. Son nom chimique complet est acide 1,2-benzènedicarboxylique, ester de diisononyle, et il porte le numéro CAS 28553-12-0 (isomères mélangés) ou 68515-48-0 pour la forme mélangée de qualité commerciale. La formule moléculaire est C ₂₆ H ₄₂ O ₄ , et son poids moléculaire est d'environ 418,6 g/mol.

À température ambiante, le DINP est un liquide huileux clair à légèrement jaune avec une très faible volatilité et une solubilité minimale dans l’eau. Ces caractéristiques physiques sont au cœur de son utilité : sa faible volatilité signifie qu'il ne s'évapore pas rapidement des produits finis, tandis que sa compatibilité avec le PVC au niveau moléculaire lui permet d'être incorporé à des niveaux de charge élevés - dépassant parfois 50 parties pour cent de résine (phr) - sans efflorescence ni migration vers la surface dans des conditions normales d'utilisation. C’est l’un des plastifiants les plus produits au monde, avec une consommation mondiale mesurée en centaines de milliers de tonnes par an.

Comment le DINP fonctionne comme plastifiant dans le PVC

Pour comprendre pourquoi Phtalate de diisononyle DINP est si largement utilisé qu’il aide à comprendre ce que font réellement les plastifiants au niveau moléculaire. Le PVC non plastifié (uPVC ou PVC rigide) est un matériau cassant et dur qui pourrait se fissurer ou se briser dans de nombreuses conditions d'utilisation réelles. Lorsqu'un plastifiant tel que le DINP est mélangé au PVC pendant le traitement, ses molécules s'insèrent entre les chaînes polymères, augmentant ainsi le volume libre entre les chaînes, réduisant les forces intermoléculaires et abaissant la température de transition vitreuse (Tg) du matériau. Le résultat est un composé flexible et caoutchouteux qui peut être plié, étiré et comprimé sans se casser.

Le DINP est classé comme plastifiant à usage général, ce qui signifie qu'il fonctionne de manière fiable dans une large plage de températures et de conditions de traitement sans nécessiter de manipulation particulière. Il est compatible avec une large gamme de stabilisants secondaires, de charges et de pigments utilisés dans les composés du PVC, ce qui le rend polyvalent pour les formulateurs. Son poids moléculaire relativement élevé par rapport aux plastifiants phtalates plus anciens comme le DEHP (phtalate de diéthylhexyle, MW ~ 390 g/mol) contribue à des taux de migration plus faibles dans les produits finis et à une pression de vapeur plus faible pendant le traitement, ce qui réduit l'exposition des travailleurs aux plastifiants en suspension dans l'air pendant la fabrication.

Propriétés physiques et chimiques clés

Applications industrielles primaires du phtalate de diisononyle

Le plastifiant DINP se trouve dans une gamme extraordinairement large de produits finis dans les secteurs de la construction, de l’automobile, des biens de consommation et des fils et câbles. Sa combinaison de performances, de facilité de mise en œuvre et de rentabilité en fait le choix privilégié pour de nombreuses applications de PVC flexible où une longue durée de vie et de bonnes propriétés mécaniques sont requises.

Isolation et gainage des fils et câbles

L’une des utilisations finales les plus importantes du DINP concerne les applications de fils et de câbles. Les composés flexibles d'isolation et de gaine en PVC plastifiés avec du DINP offrent la flexibilité nécessaire pour que les câbles soient pliés, acheminés et installés sans fissures, tout en offrant également de bonnes propriétés d'isolation électrique, un caractère ignifuge lorsqu'ils sont combinés avec des systèmes de stabilisation appropriés et une résistance au vieillissement thermique sur des décennies de durée de vie. Les fils de construction, les cordons d'appareils électroménagers, les faisceaux de câbles automobiles et les câbles de télécommunications utilisent tous couramment des composés de PVC plastifié DINP.

Revêtements de sol et muraux

Les revêtements de sol en vinyle – y compris les carreaux de vinyle de luxe (LVT), les carreaux de composition vinylique (VCT), les feuilles de vinyle et les tapis à envers en vinyle – dépendent fortement du DINP comme plastifiant dans la couche d'usure et les couches de support. Le plastifiant doit rester stable et ne pas migrer pendant la durée de vie du revêtement de sol de 10 à 30 ans, résister à l'extraction du plastifiant par les produits de nettoyage et les cires pour sols, et conserver sa flexibilité sur une large plage de températures. Le DINP répond bien à toutes ces exigences, c'est pourquoi il domine ce segment d'application. Le revêtement mural en vinyle utilise de la même manière des formulations de PVC plastifié DINP.

Composants intérieurs automobiles

Le secteur automobile est un consommateur majeur de phtalate de diisononyle, en particulier pour les composants de garniture intérieure, notamment les tableaux de bord, les panneaux de porte, les matériaux des sièges et les faisceaux de câbles sous le capot. Le PVC flexible de qualité automobile doit conserver sa flexibilité et son apparence malgré des variations de température extrêmes - de -40°C en hiver à plus de 100°C à l'intérieur d'une voiture garée en été - sans se fissurer, sans embuer le pare-brise en raison d'un dégazage ou sans émettre d'odeurs désagréables. La faible pression de vapeur et le poids moléculaire élevé du DINP le rendent nettement mieux adapté aux applications intérieures automobiles que les plastifiants de poids moléculaire inférieur.

Tissus enduits et cuir artificiel

Les tissus enduits de PVC – utilisés dans le revêtement de meubles, les couvertures marines, les auvents, les bâches et les accessoires de mode – sont généralement plastifiés avec du DINP à des charges de 50 à 80 pce pour obtenir la douceur et le drapé souhaités. Le revêtement doit rester souple et sans fissures malgré des années de flexion, d'exposition aux UV et de nettoyage. Les tissus enduits plastifiés DINP acceptent également bien les textures de surface lors du calandrage, ce qui permet aux fabricants de créer des motifs de grain de cuir convaincants et d'autres finitions de surface sur le matériau.

Autres applications notables

• Tuyaux d'arrosage et tubes d'irrigation : Le DINP offre la flexibilité et la résistance aux UV nécessaires aux produits de tubes en PVC extérieurs qui doivent survivre à des années d'utilisation en extérieur.
• Joints, joints et coupe-froid : Les composés de PVC plastifié DINP sont utilisés dans les coupe-froid des fenêtres et des portes, les joints de joints de tuyaux et les joints de carrosserie automobile où la résistance à la compression à long terme est importante.
• Plastisols et organosols : Le DINP est utilisé comme plastifiant principal dans les plastisols de PVC (dispersions liquides de résine PVC dans un plastifiant) utilisés pour les revêtements de soubassement, les revêtements de tissus et les produits en mousse moulée.
• Chaussures : Les semelles et les tiges de sandales en PVC moulé par injection utilisent généralement du DINP pour obtenir la flexibilité et la durabilité requises à un coût économique.

DINP vs DEHP et autres plastifiants : principales différences

Comprendre où se situe le DINP dans le paysage plus large des plastifiants est important à la fois pour les formulateurs qui prennent des décisions techniques et pour les équipes d'approvisionnement qui doivent s'adapter aux exigences réglementaires. La comparaison la plus importante est celle entre le DINP et le DEHP (phtalate de di(2-éthylhexyle)), puisque le DINP a été largement adopté en remplacement du DEHP lorsque le DEHP a été soumis à des pressions réglementaires sur de nombreux marchés.

Le principal point à retenir de cette comparaison est que le DINP occupe un juste milieu : meilleur statut réglementaire et migration plus faible que le DEHP, performances comparables au DIDP avec des paramètres économiques de traitement légèrement meilleurs et coût inférieur à celui des alternatives spécialisées sans phtalates comme le DINCH. Pour la plupart des applications générales du PVC flexible en dehors des utilisations finales très sensibles (jouets pour enfants, contact alimentaire, dispositifs médicaux), le DINP reste un choix techniquement solide et commercialement pratique sur la plupart des marchés.

Statut réglementaire du DINP dans le monde

Le paysage réglementaire du phtalate de diisononyle varie considérablement selon la région et l'application. Contrairement au DEHP, au DBP et au BBP, qui sont classés comme substances extrêmement préoccupantes (SVHC) dans le cadre de REACH de l'UE en raison de leur toxicité pour la reproduction, le DINP n'a pas été classé comme SVHC à usage général. Cependant, son utilisation est soumise à des restrictions spécifiques dans certaines applications, notamment dans les produits pour enfants.

Union européenne (UE REACH)

Conformément à l'annexe XVII de REACH de l'UE (entrée 51), le DINP est limité à une concentration maximale de 0,1 % en poids dans les jouets et articles de puériculture qui peuvent être mis en bouche par les enfants. Cette restriction a été introduite parce que les enfants qui mettent dans la bouche des jouets en PVC souple peuvent ingérer du plastifiant, et malgré le meilleur profil toxicologique du DINP par rapport au DEHP, les autorités réglementaires ont appliqué une restriction de précaution à cette catégorie. Pour toutes les autres applications dans l'UE, le DINP n'est pas soumis aux restrictions de concentration en vertu de REACH, bien que les directives standard d'exposition sur le lieu de travail s'appliquent pendant la fabrication.

États-Unis

Aux États-Unis, la Consumer Product Safety Improvement Act (CPSIA) de 2008 a interdit définitivement le DEHP, le DBP et le BBP dans les jouets pour enfants et les articles de puériculture à une concentration supérieure à 0,1 %, et a imposé une restriction provisoire sur le DINP, le DIDP et le DnOP au même seuil de 0,1 % en attendant l'examen de la Commission de sécurité des produits de consommation (CPSC). À la suite d'un examen approfondi réalisé par le Comité consultatif sur les risques chroniques (CHAP), la CPSC a déterminé en 2017 que le DINP utilisé dans les jouets pouvant être mis en bouche par des enfants de moins de 3 ans devrait rester limité à 0,1 %. Pour toutes les autres applications grand public et industrielles aux États-Unis, il n'y a pas de limites de concentration fédérales pour le DINP, bien que la proposition 65 de Californie répertorie le DINP comme un produit chimique reconnu par l'État comme étant cancérigène, exigeant des étiquettes d'avertissement appropriées pour les produits vendus en Californie.

Autres marchés

• Chine : La norme GB 6675 (norme nationale de sécurité des jouets) limite les phtalates dont le DINP à 0,1 % dans les jouets destinés aux enfants de moins de 3 ans et dans les jouets pouvant être mis en bouche. L'utilisation industrielle n'est pas limitée.
• Canada : La Loi canadienne sur la sécurité des produits de consommation limite les phtalates, y compris le DINP, dans les jouets en vinyle souple et les articles de puériculture à 1 000 mg/kg (0,1 %). Les applications non liées aux jouets et industrielles ne sont pas limitées au niveau fédéral.
• Japon : Le DINP est répertorié dans la loi japonaise sur le contrôle des substances chimiques (CSCL) et est soumis à des exigences de déclaration, mais n'est pas classé comme substance restreinte pour un usage industriel général. Les normes de sécurité des jouets s’alignent largement sur les normes internationales.
• Corée du Sud : La réglementation coréenne sur la sécurité des jouets limite le DINP à 0,1 % dans les jouets et les produits de puériculture, conformément aux directives de l'OCDE. Le système coréen K-REACH exige l'enregistrement des substances produites ou importées au-delà des volumes seuils.

Sécurité et toxicologie : ce que dit la science sur le DINP

Le profil de santé et de sécurité du DINP a fait l'objet d'études approfondies sur plusieurs décennies, en grande partie motivées par des préoccupations concernant la classe de produits chimiques phtalates à la suite d'un examen réglementaire du DEHP. La conclusion générale du poids des preuves scientifiques est que le DINP a un profil toxicologique sensiblement différent et plus favorable que les phtalates toxiques pour la reproduction (DEHP, DBP, BBP), qui constituent la principale base scientifique de son traitement réglementaire différent sur la plupart des marchés.

Toxicité pour la reproduction et le développement

Le problème de santé le plus important historiquement associé aux plastifiants phtalates a été la perturbation endocrinienne – en particulier la capacité de certains phtalates à réduire la production de testostérone chez les fœtus mâles en développement, affectant potentiellement le développement des organes reproducteurs. Des études ont constamment montré que le DEHP et le DBP présentent cet effet anti-androgène dans des modèles animaux à des niveaux de dose pertinents. Le DINP, en revanche, n’a pas montré d’activité antiandrogène significative dans les protocoles standards d’essais de toxicité pour la reproduction. Le Comité scientifique de toxicologie de l'UE (SCT) et le CHAP des États-Unis ont tous deux conclu que le DINP ne présente pas la même toxicité pour la reproduction en perturbant le système endocrinien que les phtalates hautement préoccupants réglementés, c'est pourquoi il n'a pas été classé comme SVHC pour la toxicité pour la reproduction dans le cadre de REACH.

Cancérogénicité

Des études animales à forte dose (principalement chez les rongeurs) ont montré que le DINP peut induire des tumeurs hépatiques chez les rats et les souris à des niveaux d'exposition alimentaire très élevés. Cependant, le mécanisme par lequel cela se produit – la prolifération des peroxysomes dans les cellules hépatiques des rongeurs – est largement reconnu par les toxicologues comme un phénomène spécifique aux rongeurs qui ne se produit pas chez l’homme par la même voie. Le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) n'a pas classé le DINP comme cancérogène pour l'homme. La proposition 65 de la Californie classant le DINP comme cancérigène est basée principalement sur ces données sur les rongeurs et applique une norme de précaution conservatrice qui n'exige pas de preuve de cancérogénicité chez l'humain.

Exposition des travailleurs et sécurité au travail

Étant donné que le DINP a une très faible pression de vapeur et une faible volatilité, l'exposition à l'air pendant le traitement est considérablement inférieure à celle des plastifiants à chaîne plus courte. Les pratiques standard d’hygiène industrielle – y compris une ventilation locale par aspiration au niveau des équipements de mélange et de traitement, l’utilisation d’EPI appropriés lors de la manipulation directe et une surveillance régulière de l’air – sont généralement suffisantes pour maintenir l’exposition des travailleurs bien en dessous des limites d’exposition professionnelle. La FDS (fiche de données de sécurité) du plastifiant DINP des principaux producteurs indique généralement une limite d'exposition professionnelle TWA sur 8 heures de 5 mg/m³ (sous forme de poussière/brouillard total), conformément aux normes générales sur les poussières nuisibles.

Devenir environnemental et écotoxicologie du phtalate de diisononyle

Le comportement environnemental du DINP est façonné par ses propriétés physicochimiques : très faible solubilité dans l’eau, haute lipophile (log Kow ~ 8,8) et faible pression de vapeur. Ces caractéristiques signifient que le DINP rejeté dans l'environnement se répartit fortement dans le sol et les sédiments plutôt que de rester dans l'eau ou l'air. Son devenir dans l'environnement et son transport diffèrent de ceux des produits chimiques plus solubles dans l'eau sur plusieurs points importants.

• Biodégradation : Le DINP subit une biodégradation importante dans les sols et les boues activées. Des études indiquent qu'il est finalement biodégradable, la dégradation primaire (conversion en métabolites) se produisant relativement rapidement dans des conditions aérobies. Cependant, le taux de minéralisation complète varie en fonction des conditions environnementales et de la composition de la communauté microbienne.
• Toxicité aquatique : Le DINP présente une faible toxicité aquatique aiguë dans les tests standards sur les poissons et les invertébrés, avec des valeurs CL50 généralement supérieures à 1 mg/L — un seuil difficile à atteindre dans l'eau étant donné sa faible solubilité. Sa forte affinité de liaison avec les sédiments et les matières organiques en suspension réduit sa biodisponibilité pour les organismes aquatiques dans des scénarios environnementaux réalistes.
• Bioaccumulation : Malgré son log Koe élevé, la grande taille moléculaire du DINP limite son absorption à travers les membranes biologiques. Les études sur le facteur de bioconcentration (FBC) montrent une bioaccumulation relativement faible dans les poissons par rapport à ce qui serait prédit à partir du seul log Kow, ce qui réduit les inquiétudes concernant la bioamplification dans les chaînes alimentaires aquatiques.
• Sol et sédiments : Le DINP absorbe fortement la matière organique du sol et des sédiments, ce qui limite sa mobilité dans l'environnement, mais signifie également qu'il peut persister dans les sédiments à proximité des sources ponctuelles de rejet. Les organismes vivant dans les sédiments (invertébrés benthiques) peuvent être les plus exposés écologiquement.

Directives de manipulation, de stockage et d’utilisation sûre du DINP

Pour les utilisateurs industriels du plastifiant DINP, une manipulation et un stockage appropriés sont importants à la fois pour la sécurité et pour maintenir la qualité du produit. Le DINP est un matériau relativement peu dangereux dans des conditions normales de manipulation industrielle, mais les meilleures pratiques standard en matière de manipulation de produits chimiques s'appliquent toujours.

Recommandations de stockage

Le DINP doit être stocké dans des conteneurs hermétiquement fermés – généralement des réservoirs ou des fûts en acier au carbone ou en acier inoxydable – à l’écart des agents oxydants puissants, des bases fortes et des sources de chaleur. La température de conservation recommandée est comprise entre 10°C et 40°C. À des températures très basses, le DINP peut devenir plus visqueux, ce qui peut ralentir les opérations de pompage et de transfert ; un chauffage doux (ne dépassant pas 60 °C) peut être utilisé pour réduire la viscosité lors du transfert si nécessaire. Évitez le stockage prolongé dans des conteneurs en PVC, car le plastifiant peut migrer dans les parois du conteneur, les faisant ramollir et se briser.

Équipement de protection individuelle (EPI)

• Protection de la peau : Des gants résistant aux produits chimiques (nitrile ou néoprène recommandés) doivent être portés lors de la manipulation du DINP en vrac afin d'éviter un contact prolongé avec la peau. Bien que le DINP ne soit pas un irritant cutané puissant, un contact répété ou prolongé doit être évité.
• Protection des yeux : Des lunettes de sécurité avec protections latérales ou des lunettes anti-éclaboussures de produits chimiques doivent être portées pendant les opérations de transfert et de mélange pour se protéger contre les éclaboussures.
• Protection respiratoire : Dans des conditions normales de traitement, une protection respiratoire n'est généralement pas requise étant donné la très faible pression de vapeur du DINP. Cependant, si la génération de brouillard est possible (par exemple, lors d'opérations de mélange ou de pulvérisation à grande vitesse), un demi-masque respiratoire équipé de cartouches combinées vapeurs organiques/P100 est approprié.
• Intervention en cas de déversement : Les déversements doivent être absorbés avec un matériau inerte (sable, vermiculite, terre sèche) et collectés pour élimination. Le DINP est glissant et crée un risque de glissade important sur les sols. Empêcher les déversements d'atteindre les égouts, les cours d'eau ou le sol.

Quand choisir le DINP et quand envisager des alternatives

Le DINP reste un plastifiant très pratique et techniquement solide pour la plupart des applications générales de PVC flexible. Cependant, il existe des situations spécifiques dans lesquelles les formulateurs et les concepteurs de produits devraient se demander si un plastifiant alternatif répondrait mieux à leurs besoins :

• Choisissez DINP lorsque vous avez besoin d'un plastifiant à usage général éprouvé et rentable pour les fils et câbles, les revêtements de sol, les tissus enduits, les tuyaux d'arrosage, les garnitures intérieures d'automobile ou les profilés industriels pour lesquels il n'y a pas de restrictions spécifiques sur la teneur en phtalates et où la stabilité des performances à long terme est une priorité.
• Considérez plutôt DINCH ou DOTP pour les jouets pour enfants, les anneaux de dentition, les matériaux en contact avec les aliments ou les dispositifs médicaux pour lesquels les restrictions de précaution sur le DINP s'appliquent et pour lesquels une chimie sans phtalate ou alternative est préférée par le client, le détaillant ou l'organisme de réglementation de votre marché cible.
• Considérez plutôt DIDP pour les applications nécessitant une très haute stabilité thermique, telles que les câbles conçus pour un service continu au-dessus de 90 °C, où le poids moléculaire plus élevé du DIDP offre une rétention à long terme progressivement meilleure à des températures élevées.
• Pensez aux plastifiants d’origine biologique (comme l'ESBO, l'huile de ricin acétylée ou les adipates d'origine biologique) lorsque le positionnement de votre marque nécessite un contenu renouvelable ou lorsque votre marché d'utilisation finale s'oriente vers des déclarations de matériaux entièrement biosourcés. Notez que ceux-ci nécessitent souvent un ajustement de la formulation pour obtenir des performances équivalentes au DINP dans le PVC flexible.
• Vérifier la conformité à la California Prop 65 avant d'utiliser le DINP dans tout produit de consommation vendu en Californie. Les produits dépassant le niveau de sécurité nécessitent des avertissements de cancer Prop 65, que certaines marques préfèrent éviter en sélectionnant d'autres plastifiants, quel que soit le débat scientifique réglementaire autour du risque réel de cancer du DINP pour l'homme.