Agente espumante
Aditivos > ► B-C-D-E-F > Foaming agent
Bicarbonato de sodio
El bicarbonato de sodio, con o sin ácido cítrico, es un agente de expansión que se descompone endotérmicamente a 150-230°C. Es adecuado para poliestireno, ABS, poliamidas, poliolefinas y PVC rígido, pero no para PVC plastificado. Los gases desprendidos incluyen dióxido de carbono y agua, por lo que puede haber un problema de oxidación con los moldes de metal. El tipo de espuma obtenida con bicarbonato de sodio generalmente tiene una estructura gruesa, aunque las pruebas con productos de diferentes fabricantes, todos con bicarbonato / ácido cítrico como ingrediente activo, muestran diferencias considerables en la densidad celular y de espuma.
El derivado de hidrazina 4, 4´-oxi-bis (bencenosulfonilhidrazida) o OBSH se descompone exotérmicamente a 150°C y se utiliza para hacer aislamiento de cables y alambres espumados.
Para-tolueno sulfonil semicarbazida (TSSC)
Para-tolueno sulfonil semicarbazida (TSSC) es estable hasta aproximadamente 230°C, cuando comienza a emitir nitrógeno y agua. (En la práctica, la descomposición puede comenzar antes, dependiendo de la influencia del resto de la mezcla). TSSC se usa en estirénicos, poliolefinas, PVC rígido y poliamidas también se usan tetrazoles como el 5-fenil tetrazol, que genera nitrógeno, y compuestos nitrosos de bajo costo como el dinitrosopentametilen tetramina.
Azobis(isobutironitrilo)
Este compuesto fue descubierto como agente de espumación en Alemania, se obtenie a partir de hidracina, acetona, cianuro sódico y medio ácido, usando cloro para oxidar el compuesto intermedio (hidrazo bis(isobutironitrilo)) y fue introducido para la producción de artículos de caucho esponjosos, aunque más tarde fue recomendado para el PVC expandido. Este compuesto es no decolorante y proporciona al PVC una estructura celular uniforme. La descomposición del azobis(isobutironitrilo) ocurre rápidamente a temperaturas por encima de los 100°C y más lentamente a temperaturas inferiores. La completa descomposición proporciona 137 mL de gas por gramo (medido en condiciones normales). El residuo de la descomposición (tetrametilsucciononitrilo) es una sustancia tóxica y se deben tomar medidas de precaución para eliminarla. No se recomienda este producto para su uso en Estados Unidos, pero en Europa si se utiliza en el PVC expandido, siempre y cuando las condiciones de ventilación sean las adecuadas.
Dinitrosopentametilentetramina
Este compuesto se prepara mediante la nitrosación de la heximetilentetramina (producto de la reacción del formaldahído y amoniaco). Este producto, cuando se calienta solo o en presencia de diluyentes inertes, descompone cerca de los 200°C; pero cuando se utiliza en cauchos o plásticos en presencia de ciertos activadores, puede producir gases en el rango de temperaturas entre 130 y 195°C. La cantidad de gas producida a partir de material no diluído está cerca de los 2 moles por mol de agente espumante (cerca de 265 mL/g medido en condiciones normales). Los productos de descomposición de este compuesto todavía no han sido totalmente dilucidados, pero se ha descubierto que se produce nitrógeno y formaldehido. La temperatura de descomposición de este agente espumante puede ser substancialmente reducida y acelerada mediante la adición de sustancias ácidas, tales como el ácido salicílico y el anhídrido ftálico. La dinitrosopentametilentetramina se utiliza en cauchos pero no mucho en plásticos, debido al olor que deja el residuo, siendo este agente espumante no decolorante.
Bencenosulfonilhidrazida. La bencenosulfonilhidrazida es el compuesto aromático más simple dentro de la clase de las sulfonilhidrazidas. Se prepara a partir del cloruro de sulfonilbenceno con hidrazina en presencia de una base (i.e., amoniaco). El producto es un sólido cristalino blanco que funde y empieza a descomponer cerca de los 105°C. Desafortunadamente, el olor residual es fuerte y desagradable, debido a las reminiscencias de tiofenol o de disulfuro de difenilo. La descomposición implica una oxidación-reducción interna del grupo sulfonilhidrazida. Un mecanismo posible para la descomposición, donde el intermedio hipotético, el ácido bencenosulfénico, aparentemente es incapaz de existir, e inmediatamente reacciona para dar difenil disulfuro y fenil bencenotiosulfonato. El fuerte olor de este compuesto cuando reacciona en PVC, desaparece cuando se utiliza en cauchos expandidos debido a que los residuos que contienen sulfuro reaccionan con el caucho, dejando una combinación inodora.
p-Toluensulfonilhidrazida
El comportamiento general de la p-toluensulfonilhidrazida es similar a la bencenosulfonilhidrazina (incluidos los mecanismos de descomposición y olores), excepto que el punto de fusión y de descomposición son superiores (por encima de 120°C). La descomposición de la p-toluensulfonilhidrazida, cuando aislaron el ditolil disulfuro y el p-tolil ptoluentiosulfonato como productos principales de descomposición.
p,p’-oxibis(bencensulfonilhidrazida) Ver (OBSH)
Espumas de soplado: agentes químicos versus agentes físicos
No todos los tipos y grados de polímeros se espuman fácilmente o con las mismas cualidades de tamaños y estructuras de celda soplada. Esta variabilidad es una ventaja en cierto modo, ya que permite soplar diferentes tipos de espumas poliméricas para diferentes propósitos. Las espumas de tipo esponja de Opencell son útiles en aplicaciones de absorción de impactos, por ejemplo, mientras que una estructura de celda de espuma cerrada es eficaz para el aislamiento de tuberías y cables, por ejemplo. Las poliolefinas amorfas, altamente ramificadas y de alta resistencia a la fusión, son generalmente más fáciles de espumar que las poliolefinas cristalinas de alto flujo. El LDPE, en particular, puede espumarse para reducir la densidad a niveles extremadamente bajos con reducciones de 0,92 g / cc para LDPE sin espuma a 0,03 g / cc en extrusiones altamente espumadas. Estas espumas ligeras proporcionan aislamiento térmico y acústico, amortiguación de impactos y flotabilidad del agua para envases de protección, productos de construcción y productos de consumo. A menudo, los materiales de polietileno (PE) espumado se entrecruzan con agentes de peróxido o tratamientos con haz de electrones para aumentar su resistencia. Las espumas más densas y rígidas hechas de poliolefinas más rígidas ofrecen resistencia y rigidez en piezas gruesas pero de bajo peso. Sin embargo, el polipropileno cristalino (PP) puede ser más difícil de espumar porque la nucleación y formación de sus regiones cristalinas se produce al mismo tiempo que la nucleación de la célula soplada. Esto inhibe la formación de células y hace que la elección de los aditivos espumantes y las condiciones del proceso sean críticas. Los agentes espumantes o espumantes (materiales que provocan la formación de espuma en un plástico) se pueden agregar al polímero como aditivo interno (agentes espumantes químicos (CFA)) o inyectarse como gases o líquidos volátiles durante el procesamiento de la masa fundida con equipo especial (agentes espumantes físicos). Ambos tipos de agentes crean y expanden burbujas a lo largo de la matriz del polímero formando una red celular interna de células abiertas o cerradas. Los agentes químicos se descomponen por el calor del procesamiento en gases que nuclean y expanden las células, mientras que los procesos físicos de formación de espuma expanden las células utilizando la energía o el cambio de fase del agente inyectado.
Espuma en el moldeo rotacional
Dadas las grandes dimensiones de muchas piezas rotomoldeadas, no es sorprendente que la espuma se utilice para reducir la masa de las piezas y el consumo de materia prima. Al ofrecer relaciones más altas de rigidez a peso, la espuma puede permitir futuras oportunidades de crecimiento potencial en este sector. Por ejemplo, se dice que mejores agentes espumantes hacen que el PE espumado rotomoldeado sea más competitivo con las espumas de poliuretano de dos componentes. Además, las piezas rotomoldeadas a menudo no siempre necesitan satisfacer los altos requisitos de propiedades de ingeniería de las aplicaciones técnicas; por lo tanto, los efectos negativos de la espuma en estas propiedades pueden no ser una limitación. Los rotomoldeadores han utilizado ADCA en forma de polvo en sus formulaciones para crear productos espumados. Sin embargo, los masterbatches de micropellet se han vuelto más populares y ofrecen una calidad de espuma mejorada. Como en otros procesos, el control del proceso es importante en las espumas de rotomoldeo, ya que la descomposición prematura del agente espumante puede resultar en un escape de gas entre las partículas de resina no consolidada durante el moldeo.
Keywords: Agente de Expansión, Agente Espumante
