Agentes de expansión
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Agentes Espumantes
Los agentes químicos en expansión son aditivos reactivos que liberan gas durante el procesamiento de materiales termoplásticos. Por lo tanto, permiten la producción de materiales de espuma para una amplia variedad de aplicaciones. Una reacción térmica de los aditivos contenidos en un agente de expansión emite gases que permiten la producción de material plástico expandido estable.
Hay dos grupos principales de agentes de expansión, que difieren sustancialmente según su mecanismo de reacción:
- endotérmico (consumo de calor)
- agentes de expansión exotérmicos (liberación de calor)
Los agentes de expansión se utilizan principalmente para reducir la densidad, lo que conduce a una reducción en el peso del producto final y una reducción en los costos. Las características adicionales o mejoradas del producto son otra ventaja del uso de agentes de soplado químicos.
Agentes de expansión
Los agentes de soplado, también llamados agentes espumantes, son una clase de aditivos que se descomponen para formar un gas que expandirá la estructura celular de un polímero durante la etapa de reciclaje o procesamiento. En otras palabras, estos aditivos provocan la formación de celdas o vacíos al liberar gas. Por lo tanto, se pueden usar para crear espumas y materiales expandibles que son livianos y pueden brindar protección térmica y/o contra golpes de manera efectiva. Un ejemplo común es el poliestireno expandido (EPS), que se usa ampliamente en aplicaciones de embalaje. En este proceso, el poliestireno se combina con un agente de soplado en un molde y luego se calienta para que el agente de soplado se active por temperatura y provoque la expansión del poliestireno. EPS tiene una limitación en el sentido de que algunas espumas usan clorofluorocarbonos (CFC), que son gases de efecto invernadero nocivos y pueden causar el agotamiento de la capa de ozono. Murphy demostró un EPS que no contiene CFC, que se fabrica utilizando gas pentano como agente de expansión.
Mecanismo de la acción de soplado
Se demostró que la acción espumante de estos aditivos se puede describir como un proceso de cuatro pasos que se describe a continuación: • En el primer paso, el agente espumante debe dispersarse homogéneamente en el polímero durante la fase líquida. o estado fundido (también puede incorporarse a la estructura química del polímero). • En la segunda etapa, el agente espumante libera el gas, lo que lleva a la formación de muchas pequeñas células individuales en el sistema polimérico. • En el tercer paso, se permite que las celdas individuales se expandan en celdas más grandes. • Finalmente, el polímero se estabiliza por enfriamiento, reticulación o aumento de la viscosidad para detener el crecimiento celular. Los agentes de expansión se clasifican en agentes de expansión físicos (que incluyen hidrocarburos alifáticos como n-pentano, ciclopentano, n-hexano, ciclohexano, n-heptano, tolueno, diclorometano, etc.), que pueden incorporarse ya en la etapa de polimerización, por lo que haciendo que el agente de expansión quede atrapado en la perla polimerizada, y los agentes de expansión químicos (p. ej., azodicarbonamida (1,l′-azobisformamida), N,N′-dinitrosopentametilenotetramina, p-toluenosulfonil hidrazida, 4,4′-oxibis (bencenosulfonil hidrazida ))), que actúan por una reacción de descomposición química produciendo gases volátiles que provocan el hinchamiento de la matriz polimérica en la que se encuentra atrapada.
Algunas ventajas son:
- Mejora en el aislamiento térmico y acústico
- Mejora de propiedades dieléctricas
- Mejora de las propiedades de amortización
- Evita la formación de depresiones en la superficie durante el moldeo por inyección
- Efectos decorativos
Agentes de expansión endotérmicos
Cuando se agrega calor, estos agentes de soplado se descomponen y generan gases neutros en el medio ambiente. A menudo estos gases son dióxido de carbono y vapor de agua; los ingredientes activos más conocidos son carbonatos y ácidos carboxílicos. Como el calor se consume para iniciar y propagar la reacción, las sustancias se denominan agentes de expansión endotérmicos. Su ventaja radica en el hecho de que cuando se interrumpe el suministro de calor, la producción de gas se detiene y se reanuda si se suministra más calor. Como resultado, los agentes de expansión endotérmicos son fáciles de manejar durante el procesamiento. Muchos de los agentes de expansión endotérmicos que empleamos están aprobados para su uso con alimentos y, por lo tanto, pueden incluirse en muchas soluciones de envasado.
Agentes exotérmicos
Después de un proceso de iniciación con radiación, calor u otras formas de energía, los agentes de hinchazón exotérmicos al descomponerse liberan calor y gases como nitrógeno, dióxido de carbono y amoníaco. La reacción de descomposición continúa entonces autónomamente debido al calor liberado y no puede ser interrumpida por simples medidas de enfriamiento. En contraste con los agentes de expansión endotérmicos, se pueden lograr rendimientos de gas significativamente mayores con agentes de expansión exotérmicos. Al usar aditivos adicionales, podemos influir en la energía inicial y, por lo tanto, en la temperatura de descomposición inicial.
Propiedades
Los agentes de expansión favorecen la disminución de la densidad para hacer que los productos terminados sean más livianos. Los expansores también mejoran los fenómenos de retrolavado y llenado del molde. El retrolavado es un fenómeno que ocurre durante la fase de moldeo y causa el llenado incompleto del molde; como consecuencia, el artículo impreso aparece "vacío". Para resolver este tipo de problemas, se utilizan agentes de expansión que, al liberar gas dentro del molde, comprimen el material fundido, favoreciendo el llenado del mismo de manera homogénea. El uso de estos maestros reduce las características mecánicas del producto.
Posibles problemas de proceso
El manejo inadecuado de la temperatura puede provocar el reflujo del material durante la extrusión o el moldeo, con la posible formación de gas. El porcentaje y las temperaturas de uso se establecerán en la máquina y en el proceso involucrado.
Tipos
Físicos
En los físicos no se llevan a cabo reacciones químicas, el gas se libera por vaporización y su presentación es líquida, por ejemplo las microesferas.
Químicos
Los químicos pueden ser sustancias puras, mezclas o preparaciones diluidas con aditivos funcionales. Con la temperatura se llevan a cabo reacciones que liberan gas, y su presentación es sólida. Por ejemplo: azodicarbonamida, DNTP, OBSH, TSH, TSS, 5PT
Azodicarbonamida
Polvo amarillo, exotérmico con una temperatura de activación de 205°C a 215°C. Se lleva a cabo reacción en contacto con N, CO y NH3. Se recomienda el uso de activadores.
OBSH:
Polvo blanco con temperatura de descomposición de 157°C a 160°C, libera agua y nitrógeno
Gama productos
Nuestra experiencia en tecnologías de proceso nos convierte en uno de los principales proveedores de agentes en expansión. Esto se debe a que los agentes en expansión tienen un gran compromiso con el desarrollo y la producción debido a su tendencia latente a descomponerse cuando no se manipulan adecuadamente en forma de polvo. Nuestras soluciones de agentes de expansión exotérmica y / o endotérmica pueden prepararse individualmente para satisfacer cualquier deseo de modificación. Además de las combinaciones de agentes de expansión exotérmicos y endotérmicos, también podemos proporcionar agentes de expansión química como agentes nucleantes para la expansión física y química. Si se requieren expansiones muy finas y regulares, un agente nucleante es la mejor solución.
- ADC azodicarbonamida
- ADC azodicarbonamida Activada
- 5-PT 5-Phenyltetrazole
- OBSH 4,4'-Oxidi(bencenosulfonohidracida)
- TSH P-Tolueno Sulfonil Hidrazida
- (Blowing agent)Sodium bicarbonate(citric acid)