TPCs - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

El grupo TPC se subcategoriza en un grupo de acuerdo con el enlace en el bloque suave:

Los TPCS todavía tienen muchos más nombres:

Los copoliésteres se producen cuando se usa más de un diácido (segmento duro) o diol (segmento blando) en el proceso de polimerización.

En general, se acepta que la estructura y la composición química de los segmentos duros de poliéster influyen en la velocidad de síntesis, el peso molecular, la velocidad de cristalización, la recuperación elástica, así como la resistencia a la tracción y al desgarro. La estructura de los segmentos duros afecta principalmente a las propiedades mecánicas y de procesamiento, mientras que la estructura de los segmentos blandos influye en las propiedades físicas y químicas. Se sabe que los poli (ésteres de éter) que contienen 50% en peso de segmentos PBT duros (shore D 65-72) exhiben facilidad en la síntesis, cristalización rápida de la masa fundida, alto grado de cristalinidad y, por lo tanto, temperatura de fusión bien definida, así como alta resistencia a la tracción y al desgarro.

La estructura química, la longitud de la cadena y el contenido de los segmentos blandos controlan principalmente las propiedades físicas y químicas de los elastómeros termoplásticos de copoliéster, como la resistencia al calor, la luz, el oxígeno y el agua, así como las propiedades a baja temperatura y la resistencia al desgarro, pero tienen menos influencia en temperaturas de fusión, dureza y módulo. Hay dos tipos principales de segmentos blandos :

Poli (óxido de tetrametileno), poli (etileno)óxido) y poli (óxido de propileno) y su aleatoriedad son los bloque de copolímeros que se usan con mayor frecuencia como segmentos blandos. PTMO se utiliza como un segmento flexible en la mayoría de los TPEE comerciales. Los segmentos PTMO con mayor peso molecular que 1500 g / mol tienen tendencia a cristalizar, causando una disminución en el contenido de fase amorfa en el material polimérico.  Debido al aumento de la hidrofilia, los elastómeros termoplásticos de copoliéster basados ​​en PEO exhiben un gran aumento en la hinchazón del agua y disminución de la hinchazón del aceite en comparación con los copolímeros basados ​​en segmentos blandos hidrófobos PTMO o PPO. La composición química de los segmentos blandos podría influir en la estabilidad al calor. Por ejemplo, cuando se comparan copolímeros basados ​​en PPO y PTMO, se observa fácilmente la diferencia en la estabilidad al calor. Los TPEE basados ​​en PPO exhiben una menor estabilidad al calor que los basados ​​en PTMO polímero ya que el grupo éter o éster secundario de PPO son más susceptibles a la degradación que el  enlace primario del éster en cadenas de polímeros a base de PTMO.

Los copolímeros multibloque con segmentos flexibles de poliéster alifático son menos estudiados y utilizados que aquellos con poliéteres. Debido a la introducción de componentes no lineales e hidrófobos en los segmentos blandos, este tipo de TPEE exhibió una mejor resistencia a la degradación oxidativa e hidrolítica. El ácido graso dimerizado (DFA) se puede preparar por reacción de condensación catalizada de ácidos grasos insaturados, como el ácido oleico y el ácido linoleico (aceite de soja. Se realizó una investigación exhaustiva sobre los efectos del contenido y la estructura del DFA sobre las propiedades físicas y mecánicas de TPEEs. La temperatura de transición vítrea y la temperatura de fusión aumentaron al aumentar la fracción de peso de los segmentos duros PBT. T disminuyó al aumentar el peso molecular de los ácidos dimerizados (DFA C36, C40 y C70 ramificados). Si se usan bloques cortos (C36DFA), la transición vítrea la temperatura es relativamente alta para un elastómero termoplástico.

TPC-ET

TPC-ET

Los poli(éter-ésteres) TPC-ET exhiben excelentes propiedades físicas y químicas resistencia. Debido a su estructura segmentada y una fase bifásica microestructura tienen propiedades mecánicas superiores. El servicio la temperatura del material se encuentra entre la temperatura de transición vítrea de la fase suave y la temperatura de fusión de la fase dura y generalmente cubre un rango de temperatura de -55 a 150 ° C. Los poli (éter-ésteres) exhiben una alta resistencia a la tracción comparable a la química cauchos reticulados que van del 500 al 800%, mientras que su resistencia a la tracción el estrés es más alto que el de los cauchos vulcanizados, es decir, de 20 a 50 MPa en comparación con 10-30 MPa para el caucho vulcanizado. Estos materiales son elásticos, pero su elasticidad recuperable se limita a bajas tensiones.

TPC-ET

TPC-ET

Se produce en 2 pasos: en un primer reactor se lleva a cabo la transesterificación ( es la transformación de un éster en otro éster por reacción con un alcohol ) entre DMT (tereftalato de dimetilo) y 1,4-butanodiol (en exceso), en la segunda etapa se lleva a cabo la poli-condensación con la adición de un polios tal como PTMG, en presencia de catalizador. El primer TPC-ET comercial se produjo en la reacción que incluye dimetiléster de tereftálico ácido (DMT) en lugar de tereftálico ácido (PTA), debido a la mayor velocidad de transesterificación en comparación con policondensación directa de ácido y el hecho de que el diéster podría ser purificado fácilmente y tiene mejor característica de solubilidad. Los segmentos blandos son generalmente poliéter macrodioles de peso molecular moderado (250 a 2800 g / mol). Entre los diversos macrodiols de poliéter, poli (tetrametileno) óxido) (PTMO), poli (óxido de etileno) (PEO), Politetrahidrofurano (PTHF)  y poli (propileno) óxido) (PPO) son los más utilizados. Los elastómeros de poliéster termoplástico comercial más importantes se sintetizan a partir de tereftalato de dimetilo, 1,4-butanodiol (BD) y poli (óxido de tetrametileno) glicol (PTMO), por dos etapas proceso de policondesación. La primera etapa implica una transesterificación reacción de DMT con BD en presencia de catalizadores metálicos. Sales y óxidos metálicos, organometálicos complejos basados en sodio, potasio, titanio, zirconio, magnesio, cadmio, cobalto, manganeso, antimonio, estaño, germanio y el selenio se utilizan principalmente sistemas catalizadores / cocatalizadores. (titanato de tetrabutilo). La mezcla de reacción de los reactivos se calienta, con la temperatura aumentando de 150 a 250°C, y el metanol es continuamente destilado. Esta transesterificación reacción, tiene una conversión que oscila entre 80-90%. La segunda etapa es una polimerización en estado fundido, ya que la la temperatura de reacción está por encima de la temperatura de fusión cristalina del polímero, y la polimerización procede con la eliminación de 1,4-butanodiol usando un vacío parcial (0.4-1 mm Hg, 65-132 Pa). La etapa final de la reacción es controlada por difusión por la tasa a la cual el exceso de BD puede eliminarse del fundido. Mediante la eliminación del exceso de BD, el peso molecular aumenta. Para incrementar ulteriormente el peso molecular se aplica la tecnica del SSP (polimerización de estado sólido) mediante la eliminación del exceso de BD, así que la viscosidad el polímero sube mucho permitiendo el utilizo del polímero para aplicaciones de extrusion y soplado. La reacción de SSP es impulsada por la temperatura y el vacío.

TPC-ES

TPC-ES

Se produce en 2 pasos: en un primer reactor se lleva a cabo la transesterificación ( es la transformación de un éster en otro éster por reacción con un alcohol ) entre DMT (tereftalato de dimetilo) y 1,4-butanodiol (en exceso), en la segunda etapa se lleva a cabo la poli-condensación con la adición de un polios tal como PTMG, en presencia de catalizador. La primera síntesis de poliéster de éster basado en los ácidos grasos dimerizados como un segmento blando.

TPC-ES

TPC-ES

A diferencia de los poli(éter-ésteres) TPC-ET, los Poli(éster de éster) TPC-ES, debido a la introducción de componentes no lineales e hidrofóbicos en los segmentos blandos( por ejemplo acido adipico) , exhibe mejor resistencia a la degradación oxidativa e hidrolítica. Los ésteres de poli(éster) tienen mejor resistencia al calor, a la luz y al aceite y menor inflamabilidad que poli (éter-éster). Son inferiores en otros propiedades, tales como estabilidad hidrolítica, comportamiento a baja temperatura, carga y temperatura de distorsión de calor. Poliéster éster exhiben un rango de fusión más amplio, menor tasa de cristalización, mayor viscosidad del fundido a velocidades de cizallamiento bajas, así como estabilidad inferior del fundido y flexibilizar la vida.