Titanatos y zirconatos
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Titanatos y los zirconatos
Los agentes de acople provenientes de titanatos (o zirconatos) proveen ventajas de interacción polímero/polímero ó polímero/relleno. Dichas ventajas reposan en los seis tipos de funcionalidad que puede albergar la molécula de titanato. Los ésteres de titanio o zirconio pueden enlazar químicamente dos fases totalmente disímiles a través de coordinación de protones. Esto permite la interacción con superficies sin hidroxilos y, por lo tanto, con substratos que no reaccionan con silanos. En general, los titanatos (o zirconatos) son aditivos de acople más universales que los silanos. La razón por la que los titanatos y los zirconatos pueden ser mejores promotores de la adhesión que los silanos radica en la química multifuncional intrínseca de los organometálicos de neo-alcoxi titanio y zirconio en comparación con los trisalcoxi silanos en la interfaz nano donde se encuentran materiales diferentes. Las seis funciones de titanato/zirconato (F1-F6) en comparación con las tres funciones de silano (F1, F2, F5), enmarcarán la discusión. La función 1, acoplamiento por hidrólisis de silanos, requiere grupos hidroxilo, que no existen en las interfases de negro de humo. Tampoco existen hidroxilos en fibras de grafito o aramida o azufre, sulfuros, sulfatos, carbonatos, nitruros, nitratos y una gran cantidad de otros compuestos inorgánicos y orgánicos utilizados en composiciones poliméricas.
Función 1 "acoplamiento": Ti vs. Si
Dr. Edwin P. Plueddemann fue considerado el principal experto mundial en agentes de acoplamiento de silano. En 1982, Plueddemann escribió el libro Agentes de acoplamiento de silano y dijo “… Las superficies que mostraron poca o ninguna respuesta aparente a los agentes de acoplamiento de silano incluyen carbonato de calcio, grafito y boro. Los agentes de acoplamiento de silano, muestran eficacia con inorgánicos. La eficacia sobre el negro de humo es escasa y sobre el azufre ni siquiera se menciona. Los titanatos y zirconatos de neoalcoxi se acoplan a través del acoplamiento de coordinación de función 1 protón (H +) sin hidrólisis ni subproductos de condensación de alcohol. Por lo tanto, un polímero de olefina no polar que tiene hidrógenos superficiales (protones) se convierte en un sustrato reactivo, o un aceite de proceso alifático con relleno de CaCO3 "húmedo" de titanato como un aceite aromático. El uso comercial práctico de "agentes de acoplamiento" comenzó en 1953 utilizando piezas de poliéster insaturado reforzadas con fibra de vidrio de tamaño de silano para el automóvil Corvette. Con la fibra de vidrio los silanos tienen un rendimiento comprobado y analicemos el acoplamiento de la función 1 en la interfaz del vidrio. La fibra de vidrio tiene hasta un 16% de grupos hidroxilo. El grado de acoplamiento de silano depende del porcentaje de grupos (OH-). Los titanatos y zirconatos de neoalcoxi reaccionan con protones superficiales más abundantes (H) +, lo que proporciona un mayor grado de enlace, lo que proporciona una ventaja de rendimiento en el mantenimiento a largo plazo de las propiedades funcionales originales en comparación con los datos de deterioro interfacial obtenidos con silanos en dichas pruebas. como agua hirviendo con 10% de sal durante 240 horas utilizada en pruebas de protocolo de compuestos avanzados. El aminosilano envejecido mantiene el 65% y el aminozirconato envejecido el 93% de las propiedades originales. El aminosilano envejecido es 2,9 veces mejor y el aminozirconato envejecido es 6,1 veces mejor que la resistencia a la tracción de fibra larga de control. Los refuerzos de fibra de vidrio (E-glass) se venden con un apresto de silano. Estos aprestos son recubrimientos complejos que contienen agentes de acoplamiento secretos comerciales utilizados en refuerzos de fibra de vidrio y carbono.
Catálisis de función 2
Los organometálicos a base de titanio y circonio son catalizadores, mientras que los silanos no son catalizadores. La funcionalidad catalítica de Ti o Zr funciona en polímeros sin relleno y cambia la morfología del polímero en la nanointerfaz de un polímero con relleno, lo que da como resultado polímeros con una resistencia a la tracción (F/A) ligeramente mayor y un alargamiento significativamente mayor (e / l), que produce un polímero más resistente (definido como el área bajo el gráfico de tensión frente a deformación), lo que da como resultado recubrimientos sobre metal con mayor resistencia al impacto inverso y mayor flexibilidad del mandril. La aleación de polímeros para aprovechar las propiedades de rendimiento de diferentes polímeros puede ser un desafío. Por ejemplo, los polímeros de condensación tienden a agregarse a silano catalizado pero no catalizado).
Función 3 nano-Ti / Fosfatación de Zr: retardante de llama y anticorrosión
Los silanos no tienen funcionalidad de heteroátomo de fósforo y, por lo tanto, no pueden nano-intumescer una interfaz. El uso de una mezcla de neoalcoxi titanato:zirconato 1:2 cuaternario con función 3 nano-heteroátomo grupo pirofosfato mejora la flexibilidad y mejora la resistencia a la corrosión. La amina utilizada para cuaternizar la mezcla de Ti/Zr, que de otro modo sería insoluble en agua, provoca un grado de hidrofilia, lo que da un mejor rendimiento anticorrosivo en el trazado. En los sistemas plastificados, 0,2 phr de los organometálicos en cuestión reemplazarán hasta un 18 % del aceite de proceso o plastificante con una elongación equivalente, mientras aumentan la resistencia a la tracción independientemente del relleno. Esta opción no existe con los silanos.