Agentes homogeneizantes - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

Los agentes homogeneizantes se utilizan para mejorar la homogeneidad de elastómeros difíciles de mezclar. Ayudan en la incorporación de otros materiales de composición, y su uso reduce la variación de viscosidad entre lotes y entre lotes. Son mezclas a base de resina que exhiben buena compatibilidad con varios elastómeros y facilitan la mezcla mediante el ablandamiento y humectación tempranos de las interfaces del polímero. Debido a que las resinas suavizantes exhiben una cierta pegajosidad, los polímeros que tienden a desmoronarse y las mezclas de polímeros se fusionarán más fácilmente; el aporte de energía se mantiene en un nivel alto, es decir, la mezcla es más efectiva; y los tiempos de mezcla a menudo se pueden reducir. Las cargas se incorporan a un ritmo más rápido y se distribuyen de manera más uniforme debido a las propiedades humectantes de los agentes homogeneizantes. Se minimiza la aglomeración del relleno. Aparte de sus efectos de compactación, los homogeneizadores conducen a una mayor resistencia en verde cuando se utilizan como reemplazo parcial del aceite de procesamiento, y el flujo del compuesto se facilita mediante una mayor homogeneidad y un cierto efecto de ablandamiento. Aumentan la pegajosidad verde de muchos compuestos y aumentan la eficacia de los agentes pegajosos. En resumen, los agentes homogeneizantes promueven (1) la mezcla de elastómeros, (2) la uniformidad de un lote a otro, (3) la incorporación y dispersión del relleno, (4) la reducción de los ciclos de mezcla, (5) el ahorro de energía y (6) construcción de tachuela. Cuanto mayor sea la diferencia en el parámetro de solubilidad y / o viscosidad de cada componente elastómero en una mezcla, más difícil será producir una mezcla homogénea. Las mezclas de plastificantes que son compatibles cada uno con diferentes elastómeros pueden, en teoría, ser eficaces para mejorar la homogeneidad de la mezcla, siempre que tengan una viscosidad suficientemente alta para mantener un alto cizallamiento durante la mezcla. Los plastificantes tienen la desventaja de ser propensos a la migración y la floración. Por tanto, las mezclas de productos de alto peso molecular como las resinas se utilizan con mayor frecuencia. Las resinas homogeneizantes son en sí mismas mezclas complejas y contienen partes que son compatibles con estructuras alifáticas y aromáticas en una mezcla. Las materias primas potenciales para su uso como resinas homogeneizantes se pueden dividir en tres grupos:

Las resinas de cumarona, producidas a partir de alquitrán de hulla, fueron las primeras resinas sintéticas utilizadas como procesamiento aditivos debido a su capacidad para actuar como agentes dispersantes para mejorar la incorporación de cargas y como agentes de pegajosidad. Son polímeros aromáticos típicos, que consisten principalmente en poliindeno. Los elementos estructurales de estos copolímeros son metilindeno, cumarona, metilcumarona, estireno y metilestireno. El rango de fusión de estos productos está entre 35°C y 170°C. Las resinas de petróleo son productos relativamente económicos que a menudo se utilizan en dosis bastante altas, hasta 10 phr o más. Son polímeros producidos a partir del corte C5 de aceites minerales altamente craqueados. Las resinas de petróleo están relativamente saturadas y también están disponibles con un alto contenido de estructuras aromáticas. Los grados con un contenido menor de compuestos aromáticos tienen un efecto plastificante más fuerte. Los grados altamente saturados son utilizados por la industria de pinturas. Aparte del ciclopentadieno, el diciclopentadieno y sus derivados metílicos, en estas resinas se encuentran estireno, metilestireno, indeno, metilindeno y homólogos superiores de isopreno y piperileno. Esto puede explicar su alta compatibilidad con diferentes elastómeros. Los copolímeros, como los masterbatches de resina con alto contenido de estireno, se utilizan para compuestos de alta dureza. Mientras que el poliestireno puro difícilmente se puede procesar en compuestos de caucho, los copolímeros de estireno y butadieno con mayor contenido de estireno han demostrado su eficacia. Las resinas de terpeno son muy compatibles con el caucho y dan una alta pegajosidad. Sin embargo, se utilizan principalmente para adhesivos. Los polímeros se basan en α- y β-pineno. El anillo de ciclobutano se abre durante la polimerización y se forman compuestos polialquilados. Las resinas terpénicas mejoran el envejecimiento y la resistencia a la oxidación de los cauchos. El asfalto y el betún son productos que se han utilizado desde los inicios del procesamiento del caucho. Su efecto adherente no es muy distinto. Son productos relativamente económicos. Mientras que el asfalto es un producto natural, el betún se produce a partir de los residuos de la producción de aceite mineral. El betún soplado, oxidado para lograr puntos de solidificación más altos, también se conoce como caucho mineral y es un buen aditivo de procesamiento, por ejemplo, en compuestos difíciles de procesar que tienen un alto porcentaje de polibutadieno. El caucho mineral también se utiliza con éxito para mejorar la resistencia al colapso de las extrusiones. Las colofonias son productos naturales obtenidos de los pinos. Son mezclas de sustancias orgánicas, en su mayor parte ácidos doblemente insaturados, como el ácido abiético, el ácido pirárico y sus derivados. Para reducir su sensibilidad a la oxidación, las resinas están parcialmente hidrogenadas o desproporcionadas. Debido a su acidez, tienen un ligero efecto retardador de la vulcanización. Se dice que se mejora la resistencia a la abrasión, en particular la del SBR. El ácido de colofonia se usa ampliamente (como sal) en la producción de cauchos sintéticos (SBR) debido a sus propiedades emulsionantes. Las resinas fenólicas se utilizan principalmente como adhesivos, resinas de refuerzo, resinas de curado y adhesivos. Su uso está determinado por el grado de parasustitución y la presencia de grupos metilol. La lignina tiene una estructura compleja y se basa en varios fenoles sustituidos que están en parte unidos mediante unidades de hidrocarburos alifáticos. Como subproducto de la industria de la celulosa y especialmente de la industria del papel, está disponible en grandes cantidades y es bastante barato. Se utiliza a menudo en suelas de zapatos, donde mejora la incorporación y dispersión de cargas altas de relleno mineral. Los agentes homogeneizadores modernos son mezclas de resinas sintéticas que no endurecen y compatibles con el caucho de diferentes polaridades. Con sus composiciones específicas, promueven la homogeneización de elastómeros que difieren en peso molecular, viscosidad y polaridad. También se pueden usar en compuestos homopoliméricos donde, entre otros efectos, pueden mejorar la uniformidad del procesamiento y la dispersión de la carga.