Termofijo

¿Qué son los plásticos termoestables?

Los plásticos son uno de los materiales más comunes que se utilizan para fabricar productos en la actualidad, desde el teclado en el que está escribiendo hasta la Estación Espacial Internacional: los plásticos llegaron para quedarse. Entonces, ¿cómo pueden los plásticos que pueden hacer algo simple como un bolígrafo crear algo tan complejo que pueda soportar elementos físicos y químicos rigurosos como el exceso de calor y la corrosión? La respuesta es plásticos termoestables o termoestables. Los termoestables son únicos y bastante diferentes de los materiales plásticos tradicionales como los termoplásticos, entonces, ¿cuál es la diferencia entre termoplástico y termoestable? A diferencia de las piezas termoplásticas tradicionales que se derriten y se desfiguran cuando se exponen a un calor excesivo, los componentes termoestables, como su nombre indica, se fijan en sus propiedades físicas y químicas después de un tratamiento térmico inicial y, por lo tanto, ya no se ven afectados por la exposición al calor adicional. El proceso es muy similar a hervir un huevo duro. Una vez que se hierve el huevo, el recalentamiento adicional no causa desfiguración, similar al proceso de curado asociado con una pieza termoestable. Después del termoformado inicial, la capacidad del material termoestable para exhibir resistencia al calor, la corrosión y la fluencia mecánica lo hace perfectamente adecuado para su uso en componentes que requieren tolerancias estrictas y excelentes características de resistencia al peso, mientras están expuestos a temperaturas elevadas. Aplicación de plásticos termoestables Los plásticos termoestables ofrecen una combinación mejorada de alto rendimiento de estabilidad térmica, resistencia química e integridad estructural. Los componentes termoestables se utilizan ampliamente en una amplia gama de industrias, y se utilizan para aplicaciones en los mercados de la automoción, electrodomésticos, electricidad, iluminación y energía debido a su excelente estabilidad química y térmica junto con una resistencia, dureza y moldeabilidad superiores. Los compuestos plásticos termoestables son capaces de cumplir con las especificaciones de una amplia gama de materiales de producción a un costo muy bajo. Su uso permite fabricar una variedad de piezas pequeñas y grandes con un alto volumen de producción, manteniendo su repetibilidad consistente de un lote a otro. Los termoestables proporcionan un proceso alternativo cuando las formas geométricas y complejas no pueden lograrse mediante la fabricación de metal o el uso de termoplásticos, pero pueden fabricarse en un molde. Los plásticos termoestables mantienen su estabilidad en todos los ambientes y temperaturas. Ventajas de los termoestables El uso de plásticos termoestables tiene una serie de ventajas. A diferencia de los termoplásticos, conservan su fuerza y forma incluso cuando se calientan. Esto hace que los plásticos termoendurecibles sean adecuados para la producción de componentes permanentes y formas grandes y sólidas. Además, estos componentes tienen excelentes atributos de resistencia (aunque son frágiles) y no perderán una resistencia significativa cuando se expongan a temperaturas de funcionamiento más altas. Los plásticos termoestables han ganado popularidad entre los fabricantes, que han cambiado su uso como un reemplazo de menor costo para los componentes metálicos. Los polímeros termoendurecibles o duroplásticos son polímeros que una vez transformados no pueden fundirse ni reutilizarse y, por lo tanto, no pueden reciclarse. Los polímeros se indican con el nombre de materiales termoendurecibles que, en condiciones de temperatura adecuadas y/o en presencia de sustancias particulares, se transforman en materiales rígidos, insolubles e infusibles. Esta transformación ocurre como resultado de reacciones de reticulación (proceso por el cual las cadenas de polímeros experimentan una reacción que crea enlaces entre diferentes cadenas al nivel de grupos funcionales reactivos) llamado curado que ocurre entre las cadenas de polímeros con la formación de enlaces fuertes (covalente o iónico). Las densidades de las resinas termoestables son más altas que las resinas termoplásticas (1.34-2.3g/cm3). Aparecen como un líquido y el endurecimiento ocurre a través de catalizadores y activadores que aumentan la temperatura y crean la red.

fenólico (baquelita, resistencia a altas temperaturas)
poliestireno (muy viable, estable, permeable, de baja viscosidad)
vinil éster (buenas características mecánico-químicas, sensible al agua)
epoxi (resistente a la corrosión, excelentes características mecánicas y de adhesión, baja contracción, alta viscosidad, dificultad de mezcla).

Tipos

ortoftálico: tiene un alto poder humectante con la fibra, se impregna mejor y se adhiere mejor. Tiene características isotrópicas.
isoftálicos: son los más utilizados en el campo náutico por las mejores características mecánicas y tienen una baja absorción de agua
tereftálico: mejores características mecánicas

Materiales termoestables. Características y propiedades mecánicas

Los plásticos termoestables son materiales que adquieren un estado final reticulado (entrecruzado), que hace que el material sea insoluble e incapaz de fundir otra vez. A partir de materias primas de bajo peso molecular se forma, en una primera fase, un producto intermedio (prepolímero), de peso molecular intermedio, no reticulado o muy poco y por tanto todavía capaz de fundir (y por tanto de rellenar un molde). La reticulación espacial que da lugar a la formación de la macromolécula termoestable tiene lugar por reacción química (curado) durante el moldeo de la pieza, es decir, durante el proceso de transformación. Puesto que no funden y no reblandecen son materiales que presentan muy buenas propiedades a elevadas temperaturas. Junto con su alta resistencia térmica presentan alta resistencia química, rigidez, dureza superficial, buena estabilidad dimensional, etc. Sin embargo el empleo de estos materiales ha ido disminuyendo en los últimos años. Existen numerosas razones por las que ha ocurrido esto. Los termoestables requieren métodos de transformación lentos, puesto que la reacción de polimerización tiene lugar durante la transformación. Los acabados son pobres comparados con los de la mayoría de los termoplásticos; por lo general las resinas termoestables son bastantes opacas y en muchos casos presentan cierta coloración amarillenta. Los ejemplos más corrientes de estos materiales son los poliuretanos reticulados (PUR), las resinas de fenol-formaldehido (fenoplastos) y las resinas de amina- formaldehido (aminoplastos).

Hay dos clases de resinas: se pueden identificar como tipos de condensación o adición.

La polimerización por condensación es el proceso mediante el cual un polímero se forma mediante reacciones sucesivas entre las moléculas de monómero y el polímero en crecimiento. En cada paso de reacción, la polimerización por condensación produce una molécula pequeña como agua, cloruro de hidrógeno o cloruro de sodio y aumenta el tamaño del polímero.
La polimerización de adición es el proceso mediante el cual se forma un polímero mediante una reacción de adición repetida entre las moléculas de monómero y el polímero en crecimiento. Esta acción ocurre dentro de cualquier otro producto de reacción cuando se está formando el polímero. El monómero, en la mayoría de los casos de importancia práctica, es un compuesto insaturado, generalmente un derivado de vinilo. Mientras que un polímero de adición tiene la misma composición elemental que el monómero, esto no es cierto para los polímeros de condensación.

Polimerización por condensación

Resina alquídica

Se encuentran disponibles muchas variaciones en los constituyentes y porciones del material de recubrimiento alquídico. Se pueden usar muchos aglutinantes diferentes, tales como aceites de secado, resinas fenólicas, resinas amino, nitrocelulosa, resinas maleicas, caucho clorado y caucho ciclado. Como grupo, los alquidos se distinguen por su secado rápido, buena adherencia, elasticidad, resistencia al desgaste y durabilidad. Su principal debilidad reside en la facilidad con la que los grupos éster, que forman una gran parte de las moléculas, se hidrolizan (particularmente en condiciones alcalinas). Incluso a este respecto, es posible producir alquidos con una resistencia a la hidrólisis muy mejorada mediante el uso de polioles. Las resinas alquídicas son fundamentales en los recubrimientos utilizados en la producción de automóviles, refrigeradores, lavadoras y muchos otros bienes de consumo. Los alquidos estirenados (en contraste con los aceites estirenados) se han utilizado con bastante éxito como aglutinantes en un secado al aire muy rápido y acabados rápidos a baja temperatura. Los alquidos también se modifican con derivados de vinilo, como los ésteres de ácidos acrílicos y metacrílicos, o con mezclas de estos compuestos y estireno o vinil-tolueno. Parece que ninguna de estas combinaciones ha experimentado un éxito comercial práctico. Propiedades eléctricas y resistencia al calor excelentes; más fáciles y rápidos de moldear que la mayoría de los termoestables; no son productos volátiles.

Alilos (dialilftalatos)

Estabilidad dimensional y propiedades eléctricas sobresalientes; fáciles de moldear, excelente resistencia a la humedad y a los productos químicos a temperaturas altas.

Resina de poliéster, insaturada

Los poliésteres insaturados son de particular interés en el campo de los recubrimientos. El monómero puede usarse para ajustar la viscosidad del recubrimiento al valor requerido. En la mayoría de los casos, esta acción ocurre junto con pequeñas cantidades de solventes. Ha tenido un uso limitado y exitoso en la industria del recubrimiento principalmente debido al hecho de que el curado está fuertemente inhibido por el oxígeno atmosférico. El resultado es que la superficie del revestimiento de poliéster permanece suave y pegajosa. Excelente equilibrio de propiedades, colores ilimitados; transparentes u opacos; no libera volátiles durante el curado, pero la contracción en el moldeo es alta; se pueden usar moldes de bajo costo sin calor o presión; utilizado ampliamente con refuerzo de vidrio para producir componentes "de fibra de vidrio"; también hay poliéster termoplástico.

Resina fenólica

La primera resina fenólica apareció en el mercado en 1902. Era un tipo Novolac soluble en alcohol, no endurecedor. Fue pensado como un sustituto de laca y barnices de espíritu. En 1907, se publicó la patente histórica de Baekeland para la preparación del compuesto de moldeo de resina fenólica. Este tipo de resina fenólica no era adecuada para recubrimientos. La primera patente para resina fenólica soluble en aceite se emitió en 1913. A continuación se presentaron diferentes patentes para diferentes formulaciones de revestimiento de resina fenólica. Muchos tipos diferentes están ahora disponibles con una larga vida útil. Material de bajo costo con buen equilibrio de propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas; limitadas a colores negro y café.

Resina amino-urea

Una serie de resinas que contienen nitrógeno se clasifican juntas como resinas amino. Esta terminología tiende a ser confusa pero se sigue utilizando. Las resinas amino se obtienen por condensación de compuestos amino o amido con aldehídos. Las más importantes son las resinas de urea y melamina (termoendurecibles) y las resinas de anilina. Los recubrimientos termoestables son de interés en el campo de los recubrimientos. Resistencia a la abrasión y a astillarse; buena resistencia a los disolventes; la urea se moldea con mayor rapidez y cuesta menos que la melamina; la melamina tiene una superficie más dura y más alta resistencia al calor y a los productos químicos.

Resina de urea

Las resinas de urea no se usan solas como aglutinantes y recubrimientos. Cuando curan, las películas son frágiles y carecen de adhesión. Los modificadores habituales son las resinas alquídicas, así como las combinaciones con nitrocelulosa. En el último caso, sin embargo, el brillo mejorado tiende a aumentar el amarillamiento.

Resina de melamina

La melamina es un polvo blanco cristalino con un alto punto de fusión. Se diferencia de la urea en que tiene muy baja solubilidad en agua. Las resinas de melamina se preparan de la misma manera que las resinas de urea, por condensación con formaldehído. Las resinas de melamina han reemplazado las resinas de urea en muchas aplicaciones. El uso más importante es en combinación con resinas alquídicas. Esta combinación mejora la resistencia al agua, los álcalis y los productos químicos. Se pueden obtener acabados prácticamente no amarillentos con opciones adecuadas de alquidos.

Resina epoxi

Los epóxicos han proporcionado a la industria de recubrimientos superficiales una amplia variedad de posibilidades de formulación. Se usan solos o en combinación con otros plásticos. Aunque son más caros que otros tipos de aglutinantes, sus excelentes propiedades y versatilidad continúan expandiendo sus aplicaciones. Las resinas epoxi proporcionan una buena resistencia química y, en particular, una excelente resistencia a los álcalis, incluidos los álcalis cáusticos. Un activo importante es su excelente adhesión a muchos sustratos diferentes. Otras propiedades importantes incluyen dureza y flexibilidad excepcionales. Una de las desventajas de las resinas epoxi es que no son solubles en los solventes de menor costo. La compatibilidad con otros formadores de películas es limitada. Los acabados basados en resinas epoxi tienen una marcada tendencia a la tiza cuando se usan en exteriores, y su resistencia al agua no siempre es la mejor. Se usan en combinación con resinas fenólicas, de urea y melamina, que actúan como agentes de reticulación. Los recubrimientos de curado en frío con poliaminas o poliamidas como agentes de curado son muy populares. Los revestimientos secados al aire también son populares. Se producen después de la esterificación con ácidos grasos insaturados. El producto se conoce como éster epóxido o éster epoxídico. La combinación de resinas epoxídicas con resinas fenólicas puede proporcionar la máxima resistencia a los productos químicos y solventes, así como a la adhesión, flexibilidad, dureza y resistencia a la abrasión. Las resinas fenólicas más adecuadas para la mezcla en frío son del tipo de resina butilada. Las resinas de poliamida (nylon), que están formuladas para contener grupos amina libres, pueden servir como catalizadores para resinas epoxídicas. Las resinas de poliamida son prácticamente no tóxicas y no irritantes para los humanos, mientras que algunos de los catalizadores de amina (utilizados con epóxidos) deben manipularse con precauciones especiales. Las combinaciones de poliamida producen películas resistentes en combinaciones con una menor resistencia a disolventes y productos químicos. resistencia mecánica excepcional, sus propiedades eléctricas y de adhesión superan a la mayoría de los materiales; baja contracción durante el moldeo; algunas fórmulas pueden curarse sin calor o presión.

Resina de poliuretano

Existen muchos tipos diferentes de recubrimientos de uretano (p. Ej., PUR) en el mercado. Para aplicaciones de recubrimiento, se prefiere una película reticulada y los uretanos termoplásticos son de poco interés. Los riesgos habituales asociados con los isocianatos son aplicables en la preparación de estos recubrimientos. Con una elección adecuada de componentes, es posible obtener casi cualquier grado de flexibilidad y dureza, desde películas altamente elásticas para recubrir artículos de caucho y cuero hasta recubrimientos extremadamente duros y resistentes a la abrasión para pisos, barcos y objetos metálicos. Estos recubrimientos son importantes en la industria del recubrimiento. Puede ser flexible o rígido, dependiendo de la fórmula; presentan excepcional tenacidad y resistencia a la abrasión y al impacto; particularmente adecuado para piezas grandes hechas de espuma, ya sea en tipos rígidos o flexibles; también se produce con fórmulas termoplásticas.

Resina de silicona

Las resinas de silicona son convertibles por calor y se usan solas o en combinación con otros aglutinantes en recubrimientos. Su propiedad más importante y distintiva es la resistencia a la degradación cuando se expone a altas temperaturas. Además, tienen buenas propiedades eléctricas y durabilidad en exteriores. Los recubrimientos de silicona adecuadamente pigmentados soportarán temperaturas de 127°C) continuamente, mientras que la mayoría de los otros recubrimientos ni siquiera sobrevivirían a una exposición prolongada a 66°C. Las resinas de silicona pigmentadas con polvo de aluminio o polvo de zinc dan películas con buen clima y resistencia a la corrosión a temperaturas de hasta 260°C). Acabados de silicona en el sistema eléctrico. La industria proporciona una combinación de resistencia al calor y aislamiento eléctrico. Resistencia al calor (desde –100ºF a +500ºF), propiedades eléctricas y compatibilidad con los tejidos del cuerpo sobresalientes; su curado es mediante una variedad de mecanismos; alto costo; disponible en muchas formas: resinas para laminados, resinas para moldeo, revestimientos, vaciados o resinas vertidas y selladores.

Nitrato de celulosa

En 1868 el inventor estadounidense John Hyatt inventa el celuloide, un plástico sintético producto de la mezcla de nitrato de celulosa tratada con una mezcla de alcanfor y alcohol. Mientras investigaba la búsqueda de un sustituto del marfil para la producción de bolas de billar; realizó experimentos con celuloide. Es un polímero semi-sintético que resulta de la esterificación de la celulosa mediante una mezcla de ácido sulfúrico y ácido nítrico. Los nitratos de celulosa fueron descubiertos a principios del siglo XIX y, pronto, fueron empleados como explosivos (algodón pólvora), barnices (mezclado con alcoho y éter, conocido como colodión), como aglutinantes pictóricos y adhesivos, así como soportes flexibles y transparente (mezclado con plastificantes). Este último producto tuvo un gran uso como material de moldeo (especialmente para pequeños objetos que imitaban el marfil o la perla) y, sobre todo, como soportes de películas fotográficas y cinematográficas, desde finales del siglo XIX hasta mediados del siglo XX. No obstante, al ser un material muy inestable y extremadamente inflamable, ha creado serios problemas para la conservación de este tipo de películas. A partir de 1930 comenzó la sustitución del soporte de nitrato de celulosa por el acetato de celulosa (diacetato y triacetato), al ser éste último un material más estable.

¿Cuál es la diferencia entre un termoestable y un termoplástico?

Un método de clasificación de materiales poliméricos es de acuerdo con las propiedades físicas a temperaturas elevadas. Los polímeros termoestables se "fragúan" permanentemente en presencia de calor y no se ablandan en presencia de calentamiento posterior. Por el contrario, un material termoplástico se ablandará cuando se caliente (y eventualmente se licuará) y se endurecerá cuando se enfríe. Este proceso es reversible y repetible, a diferencia de los polímeros termoestables donde el proceso es irreversible. Además, los polímeros termoestables poseen propiedades mecánicas, térmicas y químicas superiores, así como una mejor estabilidad dimensional que los elastómeros termoplásticos. Esta es la razón por la cual las piezas termoendurecibles (de goma) son generalmente preferidas para aplicaciones de sellado. Esta sección contiene descripciones de los elastómeros utilizados en aplicaciones de sellado. Estos elastómeros forman la base de una amplia variedad de compuestos, diseñados para aplicaciones específicas. Cada compuesto tiene características específicas y muchos compuestos tienen atributos comunes. Por lo tanto, es importante considerar todos los aspectos del compuesto antes de su uso. Además, como la disponibilidad compuesta depende del cliente, el tiempo de entrega puede variar.

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Termoestable vs termoplástico

La principal diferencia entre los dos es que el termoestable es un material que se fortalece cuando se calienta, pero no se puede volver a moldear o calentar después de la formación inicial, mientras que los termoplásticos se pueden recalentar, remodelar y enfriar según sea necesario sin causar ningún cambio químico. Como resultado de estas propiedades físicas y químicas, los materiales termoplásticos tienen puntos de fusión bajos, mientras que los productos termoestables pueden soportar temperaturas más altas sin perder su integridad estructural. Los beneficios que los plásticos termoestables pueden ofrecer sobre sus contrapartes de metal incluyen:

Tolerancias moldeadas disponibles
Elección de color y acabados superficiales
Alta relación resistencia-peso y rendimiento
Excelente rigidez dieléctrica
Baja conductividad térmica y transparencia de microondas
Resistencia a los efectos de la corrosión y al agua
Menores costos de herramientas/instalación
Costos de producción reducidos en comparación con la fabricación con metales
Desventajas de termoestables

Hay ciertas desventajas en el uso de termoestables, ya que las propiedades del material no están tan desarrolladas como las de los termoplásticos. La baja viscosidad inicial de los materiales da como resultado un destello y la necesidad de operaciones secundarias. Además, la baja resistencia a la tracción y la ductilidad tienden a dar como resultado piezas que requieren diseños con paredes gruesas. Los compuestos utilizados en los termoestables son sistemas reactivos, lo que puede afectar la vida útil de almacenamiento. Los procesos por lotes pueden exhibir una mayor variación y menos consistencia de un lote a otro. Los altos niveles de algunos rellenos en los materiales pueden provocar un desgaste excesivo de la herramienta. La calidad del producto depende del grado de reticulación establecido durante el ciclo de moldeo. Tipo de termoestables y lista de materiales termoestables Los polímeros termoestables se construyen a partir de varios tipos de materiales que cumplen funciones y aplicaciones clave en la industria de fabricación de plásticos. Los dos procesos de compuestos de moldeo termoestables son el moldeo por inyección de reacción (RIM) y el moldeo por transferencia de resina (RTM). Los materiales termoestables compuestos constan de una matriz y una segunda fase dispersa, fibrosa o continua. Las resinas de fundición incluyen un catalizador o endurecedor. Las resinas eléctricas termoestables y los productos de grado electrónico se utilizan para encapsular o encapsular compuestos, adhesivos conductores y selladores dieléctricos. Los compuestos térmicos están diseñados para formar una capa térmicamente conductora sobre un sustrato, ya sea entre componentes o dentro de un producto electrónico terminado. Los compuestos de purga termoestables se utilizan para limpiar máquinas de moldeo entre tiradas de diferentes colores o composiciones. Los productos para rellenar huecos se utilizan para rellenar huecos o espacios entre dos superficies que se van a unir o sellar. Los tipos específicos de materiales termoestables que se usan en la industria de fabricación de plásticos incluyen los siguientes: Plásticos termoestables RIM: pDCPD (polidiciclopentadieno) Poliuretanos Poliureas Estructurales Espumas RTM Plásticos termoendurecibles (reforzados con fibra de vidrio): Poliéster Viniléster Poliimidas Otros tipos de termoestables y resinas termoestables: Epoxi (p. ej., resina epoxi de fibra de carbono) Fenólicos Bismaleimida (BMI) Fluoropolímeros Politetrafluoroetileno (PTFE) Fluoruro de polivinilideno (PVDF) Melamina Silicona Urea Formaldehído.

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