Alloy & Blend - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

La mezcla de caucho es anterior a la de los termoplásticos en casi un siglo. En 1846, Parkes introdujo las primeras mezclas de trans- y cis-1,4-poliisopreno, es decir, caucho natural (NR) con gutapercha (GP). Variando la composición y/o añadiendo cargas, las mezclas se formaron en una variedad de artículos flexibles o rígidos. La morfología cambia con el tiempo. Hoy en día, se utilizan muy pocas resinas sin modificar. Algunos polímeros requieren menos modificaciones que otros. Por ejemplo, los polímeros semicristalinos que ya tienen una estructura de dos fases pueden necesitar modificaciones con menos urgencia. Por el contrario, las resinas amorfas, como PVC, PS, PPE o policarbonato de bis-fenol-A (PC), son quebradizas y requieren una mezcla más frecuente.

La calidad de la mezcla compuesta afecta el procesamiento y el rendimiento. La formación de capas, las líneas de soldadura deficientes en las piezas moldeadas por inyección, la estructura extruida del núcleo de la piel con una resistencia al impacto Izod con muescas bajas, indican una calidad de mezcla deficiente, ya sea una dispersión inadecuada o una morfología de estabilización deficiente. La composición exige un control preciso de las variables del proceso. En la actualidad, la mayoría de las aleaciones se preparan mediante procesamiento reactivo. Se ha informado que la mezcla de gránulos de dos lotes de mezcla puede conducir a una aparente inmiscibilidad y una mala resistencia de la línea de soldadura. Evidentemente, incluso una pequeña variación en la extensión de la reacción puede hacerlos inmiscibles. Los lotes mezclados pueden pasar las pruebas estándar, pero aún así producir productos inaceptables. Históricamente, la mezcla se utilizó para mejorar la resistencia al impacto de las primeras resinas, es decir, el endurecimiento de PS, PVC, PMMA, PET, PA, etc. Con el tiempo, las mezclas evolucionaron hacia sistemas de polímeros múltiples, que no solo tienen que ser modificados por impacto, sino también compatibilizados. Muchas mezclas se han formulado con un modificador multicomponente que simultáneamente compatibiliza y modifica el impacto de las mezclas. Se pueden hacer las siguientes observaciones:

Se reconocen dos tipos de pruebas mecánicas: baja velocidad (tracción, compresión o flexión) y alta velocidad (impacto). La mala compatibilización afecta a ambos. Por ejemplo, en las pruebas de tracción, la deformación máxima a la rotura y el límite elástico pueden reducirse drásticamente por una mala adhesión entre dominios. Del mismo modo, la falta de adherencia es responsable de la baja resistencia al impacto: las muestras son frágiles. Se han propuesto varios mecanismos de endurecimiento, a saber. agrietamiento, cizallamiento, cavitación, desprendimiento de partículas, deformación elástica de las partículas endurecedoras, etc. Los sistemas poliméricos se clasifican a grandes rasgos como frágiles o pseudodúctiles. El primer tipo tiene baja iniciación de grietas, así como energía de propagación y falla por el mecanismo de agrietamiento y agrietamiento. Los ejemplos típicos son: PS, PMMA y SAN. El segundo tipo tiene una alta energía de iniciación de grietas, pero una baja energía de propagación de grietas y tiende a fallar por deformación y formación de bandas de corte. Los ejemplos típicos son: PA, PEST y PC. Como es habitual, hay algunos polímeros, por ejemplo, POM y PVC, que muestran comportamientos intermedios; en muchos sistemas, la fractura se produce mediante un modo mixto. La transición del modo de fractura frágil al dúctil depende de las propiedades intrínsecas del material, así como de las variables externas como la geometría, la temperatura, el modo de carga, la tasa de prueba, etc. Para detectar el mecanismo de fractura, se deben conocer las dependencias tensión-deformación y volumen-deformación. La “tenacidad” se define como el área total bajo la curva de tensión-deformación, por lo que las curvas que terminan abruptamente sin el límite elástico son características de los materiales frágiles. La dependencia de la deformación volumétrica proporciona un medio para la identificación cuantitativa del modo de fractura: las bandas de corte puro no muestran expansión de volumen, mientras que el agrietamiento puro y el agrietamiento muestran la expansión de volumen máxima. El comportamiento frágil/dúctil de un polímero amorfo puro está controlado por dos parámetros moleculares intrínsecos: la densidad de entrelazamiento, νe, y la rigidez de la cadena (dada por la constante de cadena característica C). Suponiendo que el agrietamiento implica la escisión de la cadena, la tensión, σz, debería ser proporcional a νe ½, y la tensión de fluencia, σy, proporcional a C.

La eficacia del proceso de endurecimiento depende del diámetro de las partículas elastoméricas y su concentración. Las ventajas de la mezcla se dividen en dos categorías Ay B:

1. Producir materiales que tengan un conjunto completo de las propiedades deseadas al menor costo

2. Ampliar el rendimiento de las resinas de ingeniería mediante la incorporación de polímeros menos costosos

3. Mejora de propiedades específicas.

1. La incorporación de una resina miscible con una temperatura de transición vítrea (Tg) más baja hace posible procesar la resina de alta Tg a temperaturas muy por debajo del límite de degradación térmica (por ejemplo, mezclas de PS / PPE)

2. La incorporación de una resina inmiscible de baja viscosidad hace posible reducir la caída de presión a través de matrices o canales, aumentando así la productividad (por ejemplo, mezclas LCP / PEEK)

3. Mezclar con resina que por sí misma muestra un endurecimiento por deformación alto (SH) (p. Ej., LDPE en mezclas con otro PO), o cuando se mezcla reactivamente forma ramas de cadena larga (p. Ej., PS en mezclas con PO) resulta en mezclas que tienen un efecto controlable. grado de SH. Estos materiales muestran una mejor procesabilidad en tecnologías donde el campo de flujo extensional es importante, a saber, soplado de películas, moldeo por soplado, revestimiento de alambre, espumado, etc

4. La incorporación de partículas elastoméricas mejora la nucleación de las burbujas de gas, por lo que estabiliza el proceso de formación de espuma, reduce el tamaño de las burbujas y la densidad final de la espuma

5. La incorporación de una resina degradable en una de ingeniería o de especialidad proporciona los medios para la generación de una cantidad controlable de gas espumante durante las siguientes etapas de procesamiento, a saber, moldeo por inyección

6. La mezcla de diferentes grados de la misma resina amplía la distribución del peso molecular, lo que a su vez da como resultado un procesamiento más fácil y estable (así como un mejor rendimiento mecánico)

7. La mezcla mejora la uniformidad del producto (reducción de desechos) y la economía de la planta

8. La mezcla asegura cambios rápidos de formulación, por lo tanto, la flexibilidad y productividad de la planta

9. La mezcla reduce la cantidad de grados que deben fabricarse y almacenarse

10. La tecnología de mezcla ofrece métodos para producir materiales de mayor valor estético, por ejemplo, películas o recubrimientos sin partículas de gel (o "ojos de pez"), molduras con acabado superficial sin rayas, etc.

 • Materiales biodegradables producidos mediante la incorporación de una resina biodegradable.