Aleacion - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

Las mezclas y aleaciones de polímeros son otro método para modificar y adaptar el rendimiento de los termoplásticos. Por lo tanto, dos o más polímeros diferentes se mezclan para dar un nuevo producto. El objetivo es para aprovechar las propiedades clave de cada material para obtener una combinación única de rendimiento que ninguno de los polímeros individuales ofrece. Las mezclas y aleaciones pueden ser económicamente más atractivas que preparar copolímeros o desarrollar un polímero totalmente nuevo. Los nuevos productos pueden desarrollarse más rápidamente combinando los polímeros disponibles para producir polímeros novedosos y deseables. Los grados de libertad disponibles brindan posibilidades casi infinitas y hacen que la oportunidad sea desafiante. En general, las mezclas y aleaciones de termoplásticos constituyen más del 50% de las ventas de plásticos. Las aleaciones y mezclas de ETP son de gran importancia. La propiedad de las mezclas de polímeros es superior a la de los homopolímeros componentes. La tecnología de mezcla también brinda oportunidades para reciclar y reciclar desechos de polímeros. Las aleaciones multifase tienen dos o más fases discretas. Los sistemas multifásicos pueden tener cierta atracción interfacial entre fases, tener una miscibilidad parcial entre fases o no tener una atracción significativa entre las fases. En los sistemas de dos fases, los polímeros pueden ser cocontinuos, o una fase puede ser una fase continua o matriz, mientras que la otra es la fase discreta, que se dispersa en la fase continua. La morfología depende de la cantidad de cada polímero, el químico naturaleza de los polímeros y condiciones de procesamiento. Las propiedades de las aleaciones dependen de la naturaleza de los polímeros, la atracción interfacial entre las fases y la morfología. Las propiedades pueden ser aditivas (comportamiento lineal) y basarse en la contribución lineal de cada fracción de polímero. Las propiedades pueden exhibir un combinación sinérgica de propiedades (comportamiento no lineal positivo) donde las propiedades son mejores que las predichas por el comportamiento lineal.

El número de polímeros que pueden servir de base para las mezclas es extenso y por lo tanto las combinaciones posibles son innumerables. Dicha abundancia no sólo refleja la complejidad de los problemas que hay que superar para llegar a crear materiales útiles, sino también revela que estamos en presencia de una disciplina todavía en plena evolución. En general las razones del mezclado pueden ser las siguientes:

• Incrementar el volumen de una resina de ingeniería con un polímero de bajo costo

• Desarrollar materiales con varías propiedades deseadas de los polímeros empleados

• Formar una mezcla de alto desempeño al interactuar los polímeros sinergísticamente

• Ajustar la composición de la mezcla a especificaciones del cliente

• Reciclar desechos plásticos ya sean industríales o municipales

Es posible modificar algunas propiedades de polímeros deficientes en una aleaciones, también llamadas blend o alloy. Cuando los polímeros son compatibles con la matriz, las propiedades resultantes se estudian para aplicaciones especiales. Al controlar la formulación del material, se puede lograr una propiedad equilibrada con efecto sinérgico. Las mezclas, también se llama aleación, alloy o blend, en comparación con los procesos de síntesis y modificación química, presentan una grande ventajas, por eso proliferan los trabajos de investigación sobre mezclas, en la actualidad existen miles de patentes registradas y cientos de mezclas en desarrollo. Los Blends son desarrollo de formulaciones para predecir el comportamiento de la capacidad de combinarse de dos o más polímeros. Las mezclas de polímeros permiten la obtención rápida y económica de nuevos materiales con mejores características que los materiales individuales.

La blends de PC/ABS han pobre resistencia química y la estabilidad térmica son los principales inconvenientes. El caucho de butadieno en ABS sufre un envejecimiento químico bajo radiación UV que disminuye las propiedades mecánicas y cambia el color. El terpolímero ASA en el que el caucho de butadieno en ABS se reemplaza con caucho acrílico resuelve el problema de la degradación del butadieno.

Son las que presentan una fase finamente dispersa y buena adhesión entre las mismas, normalmente son homogéneas a nivel macroscópico y comercialmente atractivas. Básicamente hay tres tipos diferentes de mezclas dependiendo de la miscibilidad.

Las mezclas de polímeros pueden ser clasificadas desde el punto de vista termodinámico siguiendo el criterio de energía libre ΔG en :

Mezclas miscibles  ΔG < 0

Involucran solubilidad termodinámica y se caracterizan por la presencia de una fase y una sola temperatura de transición vitrea. Las propiedades de la mezcla corresponden, a grandes rasgos, a la adición de las propiedades de los polímeros de partida.

Mezclas miscibles ΔG > 0

Son de dos o más fases separadas, exhibiendo las temperaturas de transición vitrea y/o las temperaturas de fusión de cada componente de la mezcla. El desempeño no es predecible con facilidad.

Son las que presentan una fase finamente dispersa y buena adhesión entre las mismas, normalmente son homogéneas a nivel macroscópico y comercialmente atractivas. Las mezclas completamente miscibles tienen ΔH** m <0 debido a interacciones específicas. La homogeneidad se observa al menos a escala nanométrica, si no a nivel molecular. Este tipo de mezclas muestra solo una temperatura de transición vítrea (Tg), que está en entre las temperaturas de transición vítrea de los componentes de la mezcla en estrecha relación a la composición de la mezcla. Un ejemplo conocido de una mezcla que es miscible en un rango de temperatura muy amplio y en todas las composiciones es PS / PPO.

**ΔH (entalpía) es independiente del peso molecular y es una medida del cambio de energía asociado con las interacciones intermoleculares.

Parcialmente compatible donde solo una pequeña parte del componente de mezcla se disuelve en la otra parte. Este tipo de mezcla, que presenta una morfología de fase fina y propiedades satisfactorias, se conoce como compatible. Ambas fases de mezcla son homogéneas y tienen su propia Tg. Ambas Tg se desplazan de los valores para componentes de mezcla puros hacia la Tg del componente de mezcla. Un ejemplo son las mezclas de PC / ABS. En estas mezclas, la fase PC y SAN del ABS se disuelve parcialmente entre sí. Esta interfaz es amplia y la adhesión interfacial es buena.

Son mezclas con una marcada separación de fases y con propiedades muy pobres que no tienen aplicación comercial directa. Son blends con una marcada separación de fases y conpropiedades muy pobres que no tienen aplicación comercial directa. Interfaz nítida y poca adhesión entre las fases de mezcla. Sé que estas mezclas no sirven de nada sin compatibilización. Las mezclas exhibirán diferentes Tgs correspondientes a la Tg de los polímeros componentes. Ejemplos de mezclas completamente inmiscibles son PA / ABS, PA / PPO, PA / EPDM y PA / PP. Ahora estas mezclas se han vuelto comercialmente exitosas, después de ser eficientemente compatibles usando compatibilizadores adecuados.

Son también llamadas aleaciones, y resultan de las mezclas incompatibles que mediante otro compuesto o una técnica de procesado se obtiene una morfología estable la cual puede ser aplicada comercialmente.

La compatibilización es muy útil para mejorar la dispersión en mezclas de polímeros, reduce la tensión interfacial, facilita la dispersión, estabiliza la morfología contra tensiones y tensiones abusivas (que surgen del procesamiento), mejora la adhesión entre fases y mejora las propiedades mecánicas generales de los productos. Las fuerzas impulsoras para la segregación de fase de los componentes de la mezcla son la gravedad y la tensión interfacial. Son también llamadas aleaciones, y resultan de las mezclas incompatibles que mediante otro compuesto o una técnica de procesado se obtiene una morfología estable la cual puede ser aplicada comercialmente. En el caso de las mezclas de PC y estireno-acrilonitrilo (SAN), se requiere compatibilidad para las mezclas de PC/ABS, PC/PET, PA/ABS, PET/PE y PC/ASA para mejorar la energía de interacción. La PC y el ABS no son miscibles y requieren grupos de polarización para disminuir la tensión interfacial entre las fases.

La preparación de las mezclas de polímeros puede ser llevada a cabo mediante diferentes técnicas, algunas de las cuales se discuten a continuación

los materiales, ya sea en polvo o en gránulos, se alimentan a un equipo de mezclado el cual ejerce esfuerzos de corte asegurando una distribución uniforme a temperaturas superiores a las de fusión de los polímeros involucrados y posteriormente la mezcla resultante se granula. Éste es el método comercial predominante para la preparación de mezclas.

Los polímeros se disuelven en un cosolvente y posteriormente por evaporación del disolvente se forma una película. El mezclado en solución reduce la probabilidad de degradación térmica de los polímeros, ya que se lleva a cabo en un disolvente a bajas temperaturas y bajos esfuerzos de corte. La contaminación de la mezcla con disolvente residual y la separación potencial de fases o la precipitación selectiva, son algunos de los riesgos de este método de preparación.

Los polímeros se disuelven en un cosolvente como en el mezclado en solución y después se coprecipitan al agregarlos en un recipiente que contiene otro compuesto (no solvente). Al obtenerse mezclas por medio de coprecipitación se obtiene un producto bastante homogéneo, ya que se promueve el entrelazamiento entre las moléculas de los polímeros.

Pocos pares de polímeros forman mezclas miscibles y la razón de por qué no se mezclan es la entropía. La entropía gobierna ampliamente en un polímero amorfo. Entropía es el nombre que los científicos le dan al desorden. Por las bajas entropías de mezclado, la mayoría de los polímeros son inmiscibles, la clave para realizar mezclas exitosas de este tipo, es el empleo de la compatíbilización.  La compatíbilización puede involucrar la adición de otro componente, usualmente un polímero bi-funcionalizado o la aplicación de un proceso o una técnica deprocesado. Sólo unos pocos pares de polímeros se mezclan la mayoría no. Pero también existen pares de polímeros que a veces se mezclan y a veces no. Las variables que uno puede controlar para hacer que se mezclen o no, son generalmente la temperatura y la composición.

En la mezcla física, el agente de compatibilidad se sintetiza químicamente antes de la operación de mezcla, y posteriormente se agrega a los componentes de la mezcla como un componente no reactivo. Debido a sus características químicas y moleculares, tiene un efecto emulsionante y promueve la adhesión entre las fases.

Es posible distinguir clases principales tales como polimerización en masa, compatibilización reactiva, degradación controlada, acoplamiento, injerto y funcionalización. Todos los tipos de reacciones se pueden clasificar en procesamiento reactivo. En la compatibilización reactiva, los copolímeros pueden formarse in situ a través de la fusión por fusión de la duración de la unión covalente o irónica. En este tipo de reactivo compatibilización, generalmente una fase contiene grupos reactivos inherentes al polímero, mientras que la otra no tiene una funcionalidad inherente. Los grupos reactivos se pueden incorporar a la segunda fase añadiéndola al polímero funcionalizado, que es miscible. En algunos casos, ambos polímeros tienen que funcionalizarse.

Reduce la energía interfacial.

Permite una dispersión más fina durante el mezclado.

Proporciona estabilidad contra La separación gruesa de fases durante el procesamiento.

Mejora la adhesión interfacial.

Una compatibilización exitosa de mezclas de polímeros es necesario:

Una aleacion binaría, si es miscible y amorfa será homogénea y presentará un solo índice de refracción intermedio al de los polímeros puros, al no tener partículas dispersas será transparente. Sin embargo si es inmiscible dependiendo del tamaño de las partículas dispersas el sistema dispersará la luz.

Estos alloys se podrían aplicar en la manufactura de componentes para automóviles y aparatos electrónicos tambien las aplicaciones más importantes se encuentran en artículos domésticos como cubetas, tinas, platos y vasos; en envases como botellas para jugos, productos químicos, productos farmacéuticos y depósitos de agua. También se fabrican cajas para refrescos, contenedores industriales, tarimas, juguetes, tapas y tubería.

Blends, lega, mechanical mix, mezclas, aleacion, compound, compounds, alloyes, alloy, blend, comaptibilizer, compatibilizante, agente acoplamento, energía interfacial