TR SBS - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

SBS copolímeros en bloque, también conocido como Styrene-Butadiene-Styrene (SBS) thermoplastic elastomers, fluye fácilmente en el procesamiento a distintas temperaturas y actúan como cauchos elásticos reforzados bajo condiciones normales de la aplicación. Es un tipo de copolímero llamado copolímero de bloque. Su cadena principal está compuesta por tres segmentos; una secuencia de unidades de repetición de estireno, etiquetado en una secuencia de unidades repetitivas de butadieno y rematado con otro bloque de unidades de estireno, para dar un bloque de copolímero de estireno-butadieno-estireno (SBS). Los copolímeros de bloque de estireno-butadieno se polimerizan en solución y presentan estructuras diferentes, lineales, radicales y de brazos múltiples. Son materiales de flujo libre que muestran diferentes viscosidades para adaptar sus propiedades a las múltiples aplicaciones en las que se pueden utilizar. Los grados lineales de bajo peso molecular ofrecen muy buena capacidad de flujo, son apreciados por su transparencia y procesabilidad. Los grados radiales muestran mayor resistencia de fundición, y ofrecen propiedades mecánicas superiores con un alto rendimiento de modificación. Los grados multibrazo muestran una combinación de baja viscosidad con la resistencia a la temperatura. Este rendimiento los hace adecuados para una amplia gama de aplicaciones tales como composiciones técnicas, adhesivos y selladores, modificación de asfalto para pavimentos de carreteras y las membranas de impermeabilización. También se utilizan en aplicaciones de suela de zapatos y la modificación del polímero. SBS elastomer cumplen con diferentes aplicaciones en contacto con alimentos. La presentación típica de estos productos pueden ir desde los grumos suaves a las versiones en polvo. Los copolímeros de bloque de estireno-butadieno presentan estructuras diferentes, lineales, radicales y de brazos múltiples. Los SBS lineales de bajo peso molecular proporcionan muy buena  transparencia y procesabilidad gracias a su buende flujo, los grados radiales proporcionan  propiedades mecánicas superiores con un alto rendimiento de modificación y mayor resistencia de fundición, los grados multi-brazo proporcionan una combinación de baja viscosidad y una mejor resistencia a la temperatura.

El poliestireno es un plástico duro resistente, y esto le da a SBS thermoplastic su durabilidad. El polibutadieno es gomoso, y esto le da a SBS elastomer sus propiedades similares al caucho. Además, las cadenas de poliestireno tienden a agruparse. Cuando un grupo de estireno de una molécula de SBS se une a un grupo, y la otra cadena de poliestireno de la misma molécula de SBS se une a otro grupo, los diferentes grupos se unen con cadenas de polibutadieno gomosas. Esto le da al material la capacidad de conservar su forma después de ser estirado. A temperatura ambiente (por debajo de la temperatura de transición vítrea del poliestireno) el agregado de bloques de estireno en racimos (dominios) para que actuaran entrecruzamientos físicos como rígidos, que maximizan las altas propiedades elásticas del bloque de butadieno. A temperaturas elevadas los dominios de estireno se desenredan y el polímero se convierte en una masa fundida termoplástica, adecuado para extrusión y moldeo por inyección. Las propiedades elásticas de extensión y recuperación de SBS coinciden con los de elastómeros vulcanizados convencionales, pero la ventaja es que no hay una etapa de "curación", y el tiempo de proceso y el consumo de energía se reducen considerablemente. También el SBS puede ser procesado de la solución.

Sin embargo el SBS termoplasticos tiene problemas de degradación a altas temperaturas y el contenido de butadieno hace que sea propenso a la oxidación y el desgaste, sin antioxidantes apropiados.El SBS ofrece un excelente coeficiente de fricción superficial, poca deformación permanente, una gran resistencia a la tracción. El material puede ser temporalmente deformado por compresión o elongación, pero cuando estas fuerzas cesan, el material vuelve a su forma original . XPRENE B elastómeros termoplásticos poseen así propiedades elastoméricas pero son procesados como plásticos.

La temperatura de transición vítrea (Tg) de los bloques de polibutadieno es típicamente -90 ° C, mientras que la Tg de los bloques de poliestireno es + 100 ° C. Por lo tanto, a cualquier temperatura entre -90 ° C y + 100 ° C, SBS actuará como un elastómero físicamente reticulado. La temperatura de funcionamiento está garantizada desde -55 ° C a + 70 ° C. Estos TPE insaturados de bajo precio tienden a tener una resistencia a la intemperie y a los rayos UV bastante pobre y una estabilidad moderada a temperaturas elevadas debido a sus dobles enlaces. Deben someterse a pruebas de posible amarilleamiento o fragilidad. Este grupo de productos a veces también se describe como TR. A altas temperaturas de fusión y durante el proceso de reciclaje, es importante tener cuidado con los enlaces no deseados. Por esta familia de productos es muy importante en la industria del calzado.

SBS elastomero es normalmente buen aislante con una relativa alta resistividad eléctrica, siendo no polares.  Sin embargo, las propiedades eléctricas de los compuestos de XPRENE B son más dependientes de los ingredientes utilizado en la mezcla que del elastómero base. Hacemos compuestos de SBS antiestáticos y aún conductivos por la incorporación de cantidades suficientes de grafito,  tipos especiales de negro de humo, ciertos polvos metálicos o productos polares dentro de la mezcla de caucho. Sin embargo, la conductividad obtenida por estos medios no se asemeja a la de los metales. No es posible hacer una distinción clara entre elastómeros aislantes, antiestáticos y conductores. Generalmente los SBS polimeros que tienen una resistividad por debajo de los 10² Ohms son considerados conductores; entre 10¹³ y 10² Ohms, antiestáticos; y por encima de 10¹³ Ohms, aislantes.

Una de las características de un sistema de dos fases es que la luz se dispersa al pasar de una fase a otra, dando como resultado niveles de transmisión de luz diferentes , en el caso del SBS polymer también tenemos grados de alta transparencia.

SBS polímeros resisten bien al agrietamiento por estrés (stress cracking) a los ácidos, hidróxidos, metanol y etanol ,absorben aceite, grasas , hidrocarburos alifáticos. En cambio no reisten a los hidrocarburos polares, hidrocarburos aromáticos, acido carboxílico , gasolina, Aceite de ASTM n ° 1 Paraffiico , ASTM Aromatic No. 3 oil ,tolueno y benceno. Buena resistencia al agua pero pobre resistencia al vapor de agua. Baja resistencia a los aceites (animal y vegetal). La naturaleza química insaturada del caucho SBS hace que XPRENE B sea sensible a la acción del calor de los rayos UV y el ozono, pero el uso de aditivos especiales permite mejorar  la resistencia a estos efecto del medio ambiente.

Los copolímeros de bloque de estireno-butadieno se polimerizan en solución, y se encuentra disponible un completo portafolio de grados lineales, radiales y ramificados. En la polimerización, el copolímero dibloque de estireno-butadieno vivo se convierte en un tribloque lineal SBS copolímero mediante la adición posterior de un agente de acoplamiento difuncional, cuyo la cantidad se puede variar para obtener diferentes rendimientos de polímeros SBS acoplado y SB no acoplado. Alternativamente, la adición de un agente de acoplamiento con una funcionalidad de tres o más conduce a la formación de copolímero de SBS de bloque radial, cuyo número de brazos SB depende de la estructura del agente de acoplamiento polifuncional. Cuando se agrega estireno en lugar del agente de acoplamiento, nos referimos a la polimerización SBS de tres etapas , conduce al copolímero SBS lineal. Finalmente, se debe agregar un agente de terminación para terminar los extremos de cadena activos. Los residuos químicos de las reacciones de terminación o acoplamiento deben ser inactivos hacia el antioxidante para evitar el amarilleamiento del copolímero SBS.

Sobre la base de lo anterior, se obtiene que el SBS lineal se puede obtener a partir de las tres etapas, un proceso de polimerización y las dos etapas, mientras que el SBS radial solo se puede obtener del proceso de polimerización de las dos etapas. Cuando la reacción de polimerización de butadieno y estireno se lleva a cabo al mismo tiempo en un reactor discontinuo, se obtiene un copolímero de tipo SB. En este caso, los bloques de polibutadieno y poliestireno se unen a través de una porción de cadena polimérica (unión cónica) en la que se observa una variación progresiva de la composición. La consiguiente falta del segundo bloque de poliestireno no permite las propiedades mecánicas de los copolímeros de tribloques puros, pero mejora otras propiedades útiles para aplicaciones de adhesivos y modificaciones del betún.  Los grados secos y extendidos en aceite se encuentran disponibles en diferentes presentaciones: pellets, granulos y polvo.

El SBS pertenecen a la clase de elastómeros termoplásticos que poseen las propiedades mecánicas del caucho a temperatura ambiente y las capacidades de procesamiento de termoplásticos.

El SBS polímeros son similares al caucho sin ser entrecruzados, por lo que resulta sencillo procesarlos para lograr formas útiles, usualmente se procesa mas o menos a 140-200°C. SBS resin puede ser fácilmente moldeado por medio de inyección,extrusion  o moldeo , sobre inyeccion, moldeado por soplado, co-stapaggio, sobremoldeo, K2.

Adhesión a una amplia gama de sustratos polares y no polares como PP, PA, ABS, PC, PS ,SAN,ASA, PC/ASA, ,PBT,PET,ABS/PC etc. también tiene una muy buena adhesión al PE en comparacion con SEBS y SEPS. Para la selección del proceso de sobre-moldeo o 2K en ciertos TPEs puede variar la fuerza de enlace en la aplicación, por ejemplo si se elige el proceso de moldeo por multi disparo (multi-shot) comparado con el moldeo por inserto, el primero promueve cierta mayor fuerza de enlace o unión debido a que los dos materiales en estado fundido al unirse, mientras que el segundo da un enlace pobre porque uno de los dos materiales (plástico) se sobrepone en el otro que no está fundido (metal). Por lo que la selección del proceso a aplicar es un factor clave para producir un producto de alta calidad. En cuestión de la selección del material, depende de la empresa y del producto que maneja, donde se tiene que considerar las características de cada material para la aplicación del sobremoldeado, ya que existen una gran variedad de materiales que tienen diferentes propiedades que dan suavidad, textura, adherencia, y espesor de pared del material. En el caso del efecto del espesor es necesario conocer la dureza del material, por ejemplo cuando se tiene un material TPE con bajo espesor (típicamente > 1mm) se percibiría más duro y viceversa cuando se tiene un espesor mayor a 1mm se sentirá suave. Para asegurar un buen enlace en sobre-moldeo su busca un espesor en el rango 1.5mm para la mayoría de aplicaciones de sobre-moldeo.

Los productos de la clase XPRENE B se obtiene mezclando en compound SBS resina , aceite, poliestireno, aditivos , y algunos grados tienen refuerzos de una morfología de fase continua. La fase elastomérica SBS proporciona al material las propiedades elásticas y la suavidad , la fase plastica PS  proporciona al material las propiedades mecanica y la dureza y son características que mantiene a temperaturas bajas, hasta  -45°C. El incluir una carga a una matriz polimérica puede describir un efecto de compatibilización entre mezclas inmiscibles o poco miscibles y así también exhiben excelente conductividad eléctrica, dureza, rigidez, resistencia mecánica y térmica, e inclusive llegar a otorgar propiedades bactericidas al nuevo material. La mezcla en fundido de polímeros ha sido la vía rápida para el diseño de nuevas resinas que buscan combinar las propiedades de SBS y PS, para llegar a la superioridad de ciertas características debido a la sinergia que pueden presentar.

El SBS granulos es muy suave con aspecto de caucho se utiliza sobre todo en aplicaciones en las que el rendimiento mecánico y las características químicas son menos importantes y en las que se valora el tacto suave y el agarradero. Las aplicaciones típicas son, perfiles, artículos para el hogar, las manijas, los cuchillos, las manijas, los accesorios, los pies, almacenamiento, alfombras antideslizantes, inserciones antideslizantes, perillas, botones, sellos, perfiles, cubiertas de pedal, herramientas eléctricas, sellos para cables, enchufes y tomas de corriente, empuñaduras "suaves al tacto" para varios utensilios, puño de bicicleta, puño de motocicleta, mordedor, agarre de pluma, cepillo de dientes, cebos de pesca, pelota de rehabilitación, colchoneta médica, bordes blandos sobreimpresos en cubiertas, cajas de herramientas jardín, perillas, amortiguadores, aletas, máscaras, gorros, terminal, antideslizante, artículos para el hogar, gorras, juguetes, electrodomésticos, anillos de sellado, glándulas de cable, salva-remote, muebles, limpiavidrios, desatascadores para fregaderos, piernas, construcción, asientos, ropa de las puertas, empuñaduras, asientos, sorpresitas. El SBS pellets en la industria del zapatos, plantillas , suelas, cercos, botas en muchas formas transparentes, mate y brillante , envejecido y cualquier color. Tambien son adecuados para una amplia gama de aplicaciones tales como composiciones técnicas, adhesivos y selladores, modificación de asfalto para pavimentos de carreteras y las membranas de impermeabilización. También se utilizan en aplicaciones de modificación del polímero, automotriz, sellos, alfombras, sellos FDA, revestimientos de las tapaderas de botellas, cintas transportadoras, goma de mascar, mangueras, rollos, aisladores, poliestirenos, fricción, artículos técnicos, adhesivos, piezas moldeadas, juntas tóricas, papel y revestimientos textiles, amortiguadores para láminas de madera, perfiles contragolpes, guarniciones para aspersores, componentes flexibles de caucho para somieres, bases para escaleras o piezas finales para andamios, topes de goma, pomos de puertas, coberturas flexibles, etc.