Agente de compatibilización - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

A veces, la debilidad de la unión interfacial no es evidente inmediatamente al aplicar una carga, sino que se induce gradualmente mediante una inmersión prolongada en agua caliente, que puede atacar químicamente la unión entre el agente de acoplamiento y las fibras o resina, o puede hacer que la resina se hinche. Las altas temperaturas también pueden inducir tensión en la unión interfacial, debido a la gran diferencia entre los coeficientes de expansión térmica del vidrio y los que se encuentran típicamente en los plásticos orgánicos. Es posible que la unión adhesiva entre fibras y resina sea demasiado fuerte. Esto significa que el avance de una fisura a través del material no está lo suficientemente obstaculizado por la interfaz, es decir, la pérdida de energía de propagación es leve, y esto significa una resistencia al impacto reducida.

Un silano es un compuesto químico que contiene un enlace hidrógeno-silicio. Estos productos químicos también se denominan hidruros de silicio, p. SiH4 o SiCl3H. Los organosilanos tienen grupos orgánicos que reemplazan los átomos de hidrógeno en los silanos, pero todavía tienden a llamarse simplemente silanos en círculos de plástico reforzado, aunque no siempre tienen el enlace silicio-hidrógeno. En teoría, existe una amplia variedad de compuestos químicos organosilanos disponibles para su uso como agentes de acoplamiento. La principal limitación es que al menos uno de los grupos debe ser reactivo frente a los grupos funcionales del polímero, y al menos uno de los otros debe ser reactivo frente a la fibra o superficie mineral, para producir un "puente" químico. Una resina epoxi podría reaccionar fácilmente con un silano aminofuncional, o una resina de poliéster insaturado podría reaccionar con un silano que contenga un grupo funcional etilénicamente insaturado compatible, tal como metacrilato o vinilo. Por lo tanto, el organosilano puede diseñarse para una resina de matriz específica, pero es más útil que sea polivalente, teniendo grupos reactivos para más de un tipo de resina. A veces, la longitud del grupo funcional de resina en el silano se extiende, p. Ej. Pueden insertarse tres o cuatro grupos metileno adicionales entre el átomo de silicio y el grupo amina o metacrilato, de modo que sea lo suficientemente largo y flexible para llegar a la resina y reaccionar en los sitios reactivos apropiados. La unión del silano a la superficie del vidrio es el otro requisito y esto se logra mediante la incorporación en el organosilano de un grupo hidrolizable, como el cloro o metoxi, que participa en reacciones de hidrólisis con la inevitable humedad adsorbida en la superficie de la fibra, y posteriormente reaccionan con los grupos silanol en la superficie del vidrio. En condiciones básicas, la hidrólisis de los grupos alcoxi tiene lugar durante el proceso de aplicación de silano y generalmente se produce de forma escalonada. Sin embargo, a excepción de los aminosilanos, es habitual emplear condiciones ácidas. La velocidad de hidrólisis de los grupos alcoxi disminuye con un aumento de su tamaño, por ejemplo, la evidencia de FTIR indica que el viniltrimetoxisilano se hidroliza casi ocho veces más rápido que el equivalente de trietoxi. Es probable que la superficie del vidrio se cubra con varias monocapas de silano hidrolizado. Los organosilanos varían en su eficacia, a juzgar por criterios tales como la resistencia de la resina reforzada con vidrio a la inmersión prolongada en agua caliente, su resistencia al desprendimiento bajo tensión, la magnitud de la resistencia al cizallamiento del haz corto, etc. Algunos organosilanos, p. Ej. cloropropilsilanos, son eficaces con resinas epoxi curadas en caliente, pero no con sistemas epoxi curados a baja temperatura.