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TPVs Termoplástico vulcanizados

Un avance significativo en los TPV elastómeros termoplásticos basados en poliolefinas resultó del descubrimiento de que el caucho EPDM, cuando se reticula selectivamente bajo cizallamiento (vulcanización dinámica) durante la mezcla en fusión con un plástico compatible, a saber, homopolipropileno isotáctico, da como resultado un elastómero termoplástico con propiedades mecánicas y capacidad de fabricación, muy superior a los obtenidos a partir de una simple mezcla de materiales elásticos y plásticos. Los termoplásticos vulcanizados (TPV) son una serie de elastómeros de alto rendimiento que combinan las características deseables del caucho vulcanizado, como flexibilidad y baja compresión, con la facilidad de procesamiento de los termoplásticos. Combina el rendimiento típico de un caucho termoestable junto con las ventajas de un compuesto termoplástico. Integrado en los costos de rango medio y el espectro de desarrollo tanto de termoplásticos como de cauchos termoendurecibles. El polímero TPV se acepta para una amplia gama de servicios en productos industriales y de consumo. Su combinación única de propiedades del material y facilidad de procesamiento permite al productor lograr objetivos críticos como bajos costos de producción, calidad constante y rendimiento de producción mejorado. El polímero TPV tiene una resistencia ambiental comparable al compuesto de caucho EPDM, mientras que la resistencia a los fluidos es comparable a la de los compuestos de caucho de policloropreno para uso general; una combinación única que permite una amplia gama de aplicaciones. Su colorabilidad, sensación y estética incomparables abren nuevas oportunidades de diseño en aplicaciones de consumo. Los TPV son altamente resistentes a la abrasión, tienen una reducida absorción de aceites y su costo es bajo con respecto al TPU.

Elastómero termoplástico vulcanizado (TPVs)

Un avance significativo en los TPVs elastómeros termoplásticos vulcanizados a base de diferentes polimeros ha sido desarollado:

PP/EPDM
PA/ACM
PA/AEM
PP/NBR
TPV-Si

Propiedades físicas-mecánicas

Los vulcanizados termoplásticos (TPV) son una familia de mezclas de polímeros con una variedad de propiedades físicas, mecánicas y de procesamiento originales y variadas. Una formulación de TPV generalmente consta de una fase elastomérica, una fase termoplástica, un agente de reticulación, cargas inorgánicas, plastificantes, estabilizadores y agentes compatibilizantes. Los TPV más desarrollados hasta la fecha son los basados en polipropileno (PP) y un copolímero de monómero de etileno-propileno-dieno (EPDM), pero hay algunos ejemplos en los que la fase elastomérica consiste en otro material (poli (butadieno-acrilonitrilo), poliisopreno, isopreno bromado, silicona, etc.). Otros TPV más desarrollados hasta la fecha son los basados en polipropileno (PA) y un copolímero de elastómeros acrílicos, pero hay algunos ejemplos de silicona y TPU. Esto conduce a cambios morfológicos significativos, en particular inversión de fase, debido al cambio rápido y significativo en la viscoelasticidad del elastómero, de líquido viscoelástico a sólido viscoelástico. La formación de una fase de caucho elástica dispersa en la matriz termoplástica permite que el material presente sus propiedades originales. Finalmente, las propiedades mecánicas de un TPV son cercanas a las de un caucho reticulado, al tiempo que mantienen las características de procesamiento de los termoplásticos. Las propiedades de los TPV dependen de diversos factores como la formulación (polímeros, cargas, plastificantes, reticulante), las morfologías (fases dispersas y/o continuas) y los métodos de procesamiento (procesos discontinuos y/o continuos). La morfología final de estas mezclas reactivas depende de la concentración y naturaleza de los constituyentes principales, la interfaz entre los polímeros, la cristalinidad de la fase termoplástica, la cinética de la reacción de reticulación, la presencia de un agente compatibilizante, etc. Para controlar el desarrollo de la morfología a lo largo del proceso de elaboración, se deben considerar varios aspectos: (i) la química de reticulación de la fase elastomérica y sus consecuencias sobre la variación reológica, (ii) la compatibilidad entre fases teniendo en cuenta los aspectos de tensión interfacial , (iii) la dispersión de compuestos de baja viscosidad (reticulantes, plastificantes) y la dispersión/localización de cargas en ambas fases, y (iv) el proceso de fabricación (mezclado discontinuo y/o extrusión continua) con los fenómenos de disipación viscosa asociados (auto-calentamiento). En consecuencia, el desarrollo de la morfología en el TPV ha atraído mucha atención en las últimas décadas y los mecanismos de formación de estos dominios de caucho han sido ampliamente estudiados desde puntos de vista experimentales y teóricos. No es posible informar y discutir exhaustivamente todos los artículos publicados en este dominio; sin embargo, algunas revisiones son de interés. Los TPV se desarrollaron para reemplazar los elastómeros convencionales, que una vez reticulados ya no pueden procesarse, lo que limita sus campos de aplicación y su reciclabilidad. Como se señaló anteriormente, los TPV combinan las propiedades de procesamiento de los termoplásticos y la elasticidad de los cauchos reticulados. En términos de aplicación, la propiedad principal requerida es la recuperación elástica, más comúnmente llamada deformación por compresión (Cs%). El conjunto de compresión caracteriza la capacidad de un material para recuperar su forma inicial después de haber sido sometido a una tensión constante. En las pruebas estándar practicadas en la industria se aplica una deformación del 25% durante varias horas a una temperatura superior a la temperatura ambiente, en las normas ASTMD 395 (ISO 815-1) el material se comprime durante 24 h a una temperatura de 100°C. En términos de aplicaciones industriales reales, el objetivo es alcanzar el valor de ajuste de compresión más bajo. Si bien no podemos obtener el juego de compresión de la fase elastomérica pura debido a la deformación plástica de la fase termoplástica, la tendencia es llegar a un juego de compresión inferior al 30%. Está claro que esta propiedad está gobernada por la formulación y la morfología desarrollada durante el procesamiento de TPV. En general, se cree que una fase de caucho finamente dispersa es la clave para obtener buenas propiedades mecánicas y alta elasticidad de los productos TPV. Sin embargo, la concentración en la fase elastomérica debe ser lo más alta posible mientras se mantiene una fase termoplástica continua para la capacidad de procesamiento. La pregunta que debe hacerse entonces es: ¿cuál es la concentración más alta de la fase elastomérica que se puede dispersar en una matriz termoplástica? De hecho, es común observar en diversas publicaciones y TPV industriales que la concentración de la fase elastomérica es superior al 60% y hasta el 80%.