Agentes humectantes - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

Existen dos tipos principales de tratamiento de superficie para rellenos: los que implican enlaces químicos y los que no. Las razones para usarlos son diferentes. Los tratamientos de unión química están diseñados para mejorar la adhesión entre el relleno y el polímero, promoviendo mejores propiedades mecánicas (pero no una mejor resistencia al impacto). Los tratamientos sin adherencia en contraste están diseñados para mejorar la facilidad de manejo y dispersión de la llenadora y, en algunos casos, para moderar su tendencia a desgastar la maquinaria. Hay una cierta superposición de beneficios: ambos tipos de tratamiento generalmente mejoran la resistencia al agua, y un tratamiento de unión química a veces puede ayudar con la dispersión. Los tratamientos no vinculantes consisten en recubrir las partículas con ácidos grasos de cadena larga. Los fabricantes suelen usar mezclas, por razones de costo. Los agentes humectantes o tensioactivos pueden adsorberse en la superficie de relleno, cambiando su carácter para que sea más compatible con los polímeros hidrófobos y más fácil de dispersar. El carbonato de calcio puede mezclarse con 0,5 a 1% en peso de ácido esteárico y someterse a una mezcla de alto cizallamiento a altas temperaturas. El ácido esteárico se convierte en estearato de calcio en el proceso. El tratamiento mejora la procesabilidad, reduce la absorción de humedad y mejora las propiedades mecánicas y eléctricas del polímero relleno. En la unión química, los agentes de acoplamiento se denominan así porque tienen dos grupos químicos reactivos, uno para unir al relleno y otro al polímero. El ejemplo más común son los organosilanos, que se aplican a las superficies de cargas inorgánicas y fibras y otros materiales no poliméricos para mejorar su adhesión a los polímeros. Un silano normalmente incorpora un grupo químico altamente reactivo como amina, vinilo, mercapto, metacriloxi, polisulfuro, epoxi o azido, que puede unirse químicamente al polímero, así como grupos hidrolizables (alcoxi o halo) que pueden unirse a los grupos hidroxilo. de la superficie del vidrio. El tratamiento puede aplicarse a la carga pulverizando el agente de acoplamiento sobre la carga seca o mezclándolo con la carga y el polímero durante la composición. El recubrimiento con un agente de acoplamiento aumenta considerablemente el costo y se lleva a cabo con menos del cuatro por ciento en volumen de todo el relleno utilizado a nivel mundial, aunque se aplica casi universalmente a las fibras de vidrio. La existencia de una reacción química entre la carga y el agente de acoplamiento depende no solo de la naturaleza del agente de acoplamiento sino también de la carga. Los silanos reaccionan fácilmente con perlas de vidrio, yodróxidos metálicos, arcilla, sílice, silicatos, wollastonita, mica y varios óxidos, pero no con carbonato de calcio, negro de humo o sulfato de bario. La efectividad de los silanos para mejorar las propiedades del polímero relleno depende considerablemente de la carga. La sílice, la alúmina y el vidrio dan muy buenos resultados. El talco, la wollastonita y la arcilla son intermedios, mientras que, como ya se indicó, el carbonato de calcio y el carbono muestran poco beneficio. Los silanos se unen bien a los polímeros termoendurecibles cuando están presentes los grupos funcionales correctos, pero no a las poliolefinas.

Muy a menudo, los términos agente humectante y agente nivelador se usan indistintamente. En muchas descripciones, parecería que hacen lo mismo: reducir la tensión superficial del revestimiento, mejorando así la humectación de la superficie y eliminando los defectos resultantes de un desajuste en las tensiones superficiales del revestimiento / sustrato. Entonces, ¿son lo mismo? ¿Tienen un mecanismo similar y se utilizan para la misma función? Entonces, ¿por qué los agentes niveladores y los agentes humectantes a menudo se consideran de la misma manera? Bueno, en algunos casos el uso de un "agente nivelador" da el mismo beneficio percibido que daría un agente humectante: reduce la formación de cráteres. En este caso, el "agente nivelador" interactúa con ingredientes de revestimiento incompatibles (como un antiespumante) de una manera similar a la de un tensioactivo. Se trata como un agente nivelador, pero en realidad es más similar a un agente humectante. La tensión interfacial del líquido cambia cuando se usan tales productos, es decir, se puede medir una diferencia con y sin "agente nivelador" cuando se usa un analizador de forma de gota o un dispositivo de presión de burbujas. Los verdaderos agentes niveladores tienen poca o ninguna influencia sobre la tensión superficial en la interfaz sustrato-líquido, pero en cambio forman una capa delgada en la parte superior de la película para dar una tensión superficial uniforme en la interfaz aire-líquido. Esto evita una evaporación desigual de los diluyentes y da como resultado una superficie más lisa, lo que mejora las propiedades de brillo y "deslizamiento" del recubrimiento. La reducción de la rugosidad de la superficie también mejora la resistencia al rayado debido a una reducción de la resistencia a la fricción. En este caso, la tensión interfacial del líquido no cambia, es decir, no se puede medir ninguna diferencia con y sin agente nivelador cuando se utiliza un analizador de forma de gota o un dispositivo de presión de burbujas.