Copolímeros de estireno
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Copolímeros de estireno
Los más importantes de todos los copolímeros de estireno en términos de volumen son los cauchos sintéticos de estireno-butadieno. Los copolímeros de estireno-butadieno se usa ampliamente en pinturas de látex; estos se encuentran en el intervalo de composición de 60 estireno: 40 butadieno en peso. Los copolímeros de bloque de estireno-butadieno también son un componente principal de los elastómeros termoplásticos.
Copolímeros resistentes al calor y a los impactos
Varios "copolímeros de" estireno con una cantidad menor de "comonómero" tienen una mayor resistencia al calor y al impacto sin pérdida de "otras propiedades deseables" del poliestireno. Los comonómeros típicos son los que aumentan las fuerzas de atracción intermoleculares introduciendo grupos polares, o los que endurecen la cadena y reducen la libertad de rotación a través del impedimento estérico de los grupos laterales voluminosos. En la primera clase están el acrilonitrilo (CH=CHCN), el fumaronitrilo (trans-NCCH=CHCN) y el 2,5-dicloroestireno. Los comonómeros con grupos laterales voluminosos incluyen N-vinilcarbazol y N, N-difenilacrilamida. Los productos de mayor interés comercial en este grupo contienen, típicamente, 76% de estireno y 24% de acrilonitrilo. Dichos copolímeros tienen temperaturas de deflexión por calor de 90-92°C y más resiliencia y resistencia al impacto que el poliestireno. Su color, sin embargo, es resinas de intercambio iónico ligeramente amarillo. Las resinas de intercambio iónico de tipo catiónico se producen haciendo una polimerización en suspensión de estireno con varios por ciento de divinilbenceno. El producto, en forma de esferas uniformes, se sulfona en la medida de aproximadamente un grupo -SO, H por anillo de benceno. Las resinas de intercambio iónico aniónicas se preparan copolimerizando estireno con divinilbenceno y viniletilbenceno El polímero se trata con éter clorometílico para poner grupos clorometilo en los anillos de benceno Las sales de amonio cuaternario se forman por reacción con aminas terciarias como trimetilamina, metildietanolamina y dimetilpropanolamina.El copolímero de estireno-acrilonitrilo (SAN) es el material base para los copolímeros de estireno. Es un copolímero de estireno y acrilonitrilo en proporciones en peso de aproximadamente 80/20 a 65/35 en aplicaciones industriales. SAN tiene una transparencia similar al poliestireno de uso general (GPPS), sin embargo, a menudo tiene un ligero tinte amarillo debido a la formación de cromóforos durante la fabricación y procesamiento de los segmentos de cadena que contienen acrilonitrilo. Tiene una rigidez ligeramente mayor que la GPPS y es significativamente más resistente a grasas y aceites.
Copolímero de estireno/butadieno
El acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), que puede definirse como un SAN modificado por impacto, puede producirse mediante polimerización en masa, como el poliestireno de alto impacto (HIPS). Estos productos a menudo se abrevian como "M-ABS" para "ABS polimerizado en masa", que no debe confundirse con los copolímeros transparentes de metacrilato acrilonitrilo butadieno estireno (MABS). De manera similar a HIPS, el tamaño de partícula y la morfología en M-ABS se pueden definir mediante la variación de la relación de viscosidad entre la fase SAN continua y la fase discontinua de polibutadieno (PB), mediante la variación de la velocidad del agitador, la viscosidad de la solución y, por lo tanto, la peso del caucho PB y cantidad de caucho. Los tamaños de partículas típicos están entre 1 y 5 µm, los desarrollos recientes han producido tamaños de partículas muy por debajo de 1 µm.
La modificación de impacto efectiva en ABS se logra con partículas más pequeñas en comparación con HIPS. Las partículas de alrededor o menos de 1 µm también pueden producirse mediante la tecnología de emulsión y, por lo tanto, el ABS polimerizado en emulsión domina el panorama actual de la producción mundial de ABS. Para garantizar una modificación óptima del impacto, el caucho en emulsión de PB debe ser compatible con el polímero base (matriz SAN). Esto se hace injertando con monómeros, que son miscibles con la matriz. Así, por ejemplo, el caucho PB para ABS se injerta con una mezcla de estireno y acrilonitrilo. Los cauchos de injerto producidos de esta manera consisten en un núcleo de caucho flexible rodeado por una cubierta de injerto, que proporciona enlaces a la matriz. Las partículas de caucho están finamente dispersas en la fase rígida y, por tanto, los copolímeros de estireno modificados por impacto tienen una estructura multifase.Poli(metacrilato de estireno-co-metilo) (SMMA) Debido a las relaciones de reactividad, el copolímero muestra menos desplazamiento de composición que otros sistemas. El copolímero debe contener más del 30% en peso de estireno para evitar la degradación a temperaturas superiores a 250°C. Los copolímeros SMMA son interesantes debido a la mejora de la luz, la estabilidad exterior y climática, y una mayor claridad. Estos copolímeros se producen por polimerización en masa, en solución o en suspensión. Las estructuras alternas se derivan en presencia de ZnCl2 o EtAlCl2.
Partículas de caucho
Las partículas de caucho disipan la energía del impacto solo si pueden iniciar y acabar con el "crazy". Mediante este "agrietamiento", la energía se transforma en una deformación de las partículas de caucho, eventualmente acompañada de la formación de huecos en la propia partícula de caucho. Sin embargo, la deformación inicia grietas, que pueden ser detenidas eficazmente por otras partículas de caucho El mecanismo de fractura predominante en polímeros con baja polaridad (como poliestireno de alto impacto o ABS con bajo contenido de acrilonitrilo) es el mecanismo de ruptura (con un tamaño de partícula óptimo de aproximadamente 2-6 µm). Con el aumento de la polaridad, la disipación de energía por formación de bandas de cizallamiento ("rendimiento de cizallamiento") se vuelve más pronunciada. Este segundo mecanismo se ve facilitado por partículas muy pequeñas en el área de menos de 100 nm. Como regla general, se acepta decir que, comenzando con HIPS, el aumento del contenido de acrilonitrilo en los polímeros de estireno modificados con caucho provoca un cambio hacia un tamaño de partícula óptimo más bajo. Por esta razón, el M-ABS normalmente tiene partículas celulares significativamente más pequeñas que el HIPS polimerizado en masa. Mientras que los materiales amorfos de una sola fase, como SAN o polimetilmetacrilato, son transparentes; Los materiales multifase modificados con caucho son, por regla general, opacos. La razón de la pérdida de transparencia es la dispersión de la luz por las partículas de caucho dispersas en la matriz amorfa. Sin embargo, como ocurre con todas las reglas, también hay excepciones. En el caso de los polímeros de metilmetacrilato-acrilonitrilo-butadieno-estireno (MABS) el índice de refracción del caucho (por ejemplo: MABS se construye de tal manera que tiene exactamente el mismo índice de refracción que la matriz. Por tanto, la luz no se dispersa y el material permanece transparente. Sin embargo, como resultado de la diferente dependencia de la temperatura de los índices de refracción del caucho y la matriz, MABS se vuelve menos transparente a medida que aumenta la temperatura. Por lo tanto, las piezas terminadas moldeadas por inyección logran su transparencia total solo después de que se han enfriado por completo. Los cauchos de injerto a base de polibutadieno (ABS) o ésteres de acrilonitrilo-estireno-acrilato (ASA) se utilizan generalmente para la modificación por impacto de copolímeros de estireno. El uso de PB generalmente da como resultado grados de ABS altamente resistentes incluso a bajas temperaturas, pero la resistencia al envejecimiento por calor y a la intemperie es inferior, en comparación con el ASA, debido a los dobles enlaces C-C en la fase de caucho. Estos dobles enlaces pueden ser atacados fácilmente por la radiación ultravioleta (UV) y el oxígeno, lo que da como resultado productos amarillos y quebradizos después de un tiempo. Los cauchos de acrilato, que se utilizan en ASA, no tienen dobles enlaces C-C. Por esa razón, el ASA es sustancialmente más resistente a la intemperie que el ABS. Debido al componente de acrilato polar, el ASA también es más resistente al agrietamiento por tensión por agentes no polares en comparación con el ABS. En aplicaciones al aire libre, el ASA se amarillea en un grado significativamente menor, en comparación con el ABS, y conserva su resistencia al impacto durante un período de tiempo sustancialmente más largo. La tendencia al amarilleo en ABS y ASA puede reducirse aún más mediante la adición de estabilizadores UV. La baja tendencia al grisáceo del ASA en colores oscuros es importante, especialmente para aplicaciones automotrices exteriores. La exposición del ABS a los rayos UV provoca daños en la superficie. Si el vehículo se limpia con agua tibia o una solución de jabón, la capa dañada se lava parcialmente. Esto da lugar a una dispersión irregular de la luz reflejada, que se percibe como un aclaramiento (o gris) de las piezas de ABS de color negro. ASA exhibe un comportamiento sustancialmente mejor.
Poli(anhídrido de estireno-co-maleico) (SMA)
La copolimerización de estireno con anhídrido maleico produce estructuras alternas, probablemente debido a la formación de complejos de transferencia de carga. Los copolímeros estadísticos se producen si el proceso se lleva a cabo en un reactor discontinuo continuo. Los copolímeros con pequeñas cantidades de anhídrido maleico son la base de varios productos comerciales, por lo que el beneficio principal del anhídrido maleico es una resistencia al calor muy aumentada.
Poli(estireno-co-acrilonitrilo) (SAN)
PSAN es probablemente el copolímero más importante de estireno debido a su resistencia química mejorada, propiedades mecánicas mejoradas y mejor estabilidad al calor. La desventaja es que una mayor porción de acrilonitrilo a menudo produce productos amarillos. Para PSAN de alta calidad, se debe evitar la formación de homopoliestireno. Un pequeña cantidad de poliestireno producirá PSAN brumoso debido a la separación de fases. La copolimerización se inicia por radicales y se lleva a cabo en masa, solución, suspensión y emulsión. Se obtienen copolímeros alternos si se agrega ZnCl2 o EtAlCl2 a la mezcla de monómeros.
Poli(éster de estirol-co-acrílico) y poli (sales de ácido de estirol-co-acrílico)
Esta copolimerización es iniciada por radicales en masa, solución o suspensión. Los copolímeros polimerizados en emulsión de estireno y ésteres acrílicos son materiales básicos importantes para el recubrimiento de resinas. Copolimerización de estireno con sales de ácido acrílico (Zn+2, Co+2, Ni+2 , y Cu+2 ) en metanol como solvente produce copolímeros que forman ionómeros con propiedades de redes reversibles.
Poli(estireno-co-butadieno) (SB) y Poli (estireno-co-acrilonitrilo-co-butadieno) (ABS)
Los polímeros SB se preparan por polimerización en emulsión. El peso molecular se controla mediante la adición de un agente de transferencia de cadena. El caucho ABS se produce en emulsión o solución. El polibutadieno generalmente se prepara por separado, luego la copolimerización de SAN se inicia en presencia de una cierta cantidad de polibutadieno. Bajo ciertas condiciones, el caucho es injertado por la cadena de crecimiento. Ambos productos muestran una resistencia al estrés muy alta en contraste con el PS puro.
Copolímero de metacrilato de metilo, acrilonitrilo, butadieno y estireno MABS
ABS transparente es un copolímero termoplásticos un amorfo cuaternario compuesto de butadieno, estireno, acrilonitrilo y metacrilato de metilo. Se compone de una estructura núcleo-cubierta, donde el componente del núcleo utiliza caucho de butadieno o caucho de estireno-butadieno y el componente de la cubierta está compuesto por un copolímero aleatorio de estireno, acrilonitrilo y metacrilato de metilo. Esta resina es una sustancia macromolecular que tiene todas las propiedades de cuatro tipos de componentes que constituyen la resina, es decir, procesabilidad derivada del estireno, resistencia química y excelentes propiedades físicas derivadas del acrilonitrilo, resistencia al impacto derivada del butadieno y propiedades ópticas derivadas del metacrilato de metilo. Es estructuralmente similar al ABS, pero utiliza metacrilato de metilo, además del estireno y el acrilonitrilo utilizados para el ABS, como componente de la cubierta para que sea coherente con el índice de refracción del caucho utilizado como núcleo, proporcionando así una transparencia. Las propiedades de las resinas MABS dependen de su composición. La parte de butadieno proporciona flexibilidad y alta resistencia al impacto, mientras que la parte de metacrilato-estireno-acrilonitrilo proporciona resistencia, buena estabilidad dimensional y resistencia a la fluencia. A veces es llamado ABS transparente, un copolímero de metacrilato de metilo, acrilonitrilo, butadieno y estireno (MABS). Las propiedades clave de MABS son una excelente transparencia, fuerza de alto impacto, y buena resistencia química. Esta es una combinación excepcional de propiedades para un termoplástico de impacto modificado. MABS puede ser utilizado para crear efectos visuales particularmente brillantes, tales como colores muy profundos, efectos perlados o destellos.
Copolímero en bloque de estireno butadieno
El copolímero de bloque de estireno butadieno (SBC) es un elastómero termoplástico comercialmente importante. El polímero está hecho de tres bloques poliméricos separados. En un extremo hay un bloque de poliestireno duro, en el medio un bloque largo de polibutadieno (o otro elastómero), seguido de un segundo bloque duro de poliestireno. Estos bloques son inmiscibles, por lo que forman dominios discretos de poliestireno dentro de una matriz de polibutadieno. Los dominios separados están químicamente conectados. SBC son copolímeros de monómero de estireno y caucho de butadieno, ofrecen una excelente combinación de claridad y tenacidad de cristal con facilidad de moldeo en secciones gruesas y delgadas con resistencia química y durabilidad adicionales. El SBC es una copolimerización de estireno-butadieno transparente, y el material tiene excelentes características como alta transparencia, alta resistencia a la tortuosidad, alto brillo y rigidez de la superficie, alta intensidad. Se trata de los elastómeros termoplásticos de mayor volumen, polímeros con propiedades parecidas al caucho que se pueden procesar como termoplásticos y presentan la ventaja respecto a los tipos convencionales. SBC es un producto de copolimerización de estireno y butadieno. Los materiales de varios pesos moleculares pueden procesarse, dependiendo del caudal mediante diferentes métodos: moldeo por inyección, extrusión y termoformado. Se parece mucho al poliestireno de alto impacto, excepto que la fase continua y la fase discreta dura se cambian en SBC y los dominios están conectados. Una propiedad adicional de interés es que algunos SBC se combinan bien con el poliestireno de uso general, lo que permite la personalización de las propiedades. Los copolímeros de estireno-butadieno (SBC) son cristalinos, combinando alta transparencia con resistencia al impacto. A menudo se mezclan o mezclan con poliestireno.
Copolimerización con divinilbenceno SDVB
La copolimerización de estireno con pequeñas cantidades de monómeros bifuncionales como el divinilbenceno se usa para la síntesis de redes. La técnica de polimerización elegida es la polimerización de perlas. La porosidad del polímero se puede controlar mediante la adición de poliestireno, que se puede extraer una vez que se ha completado la polimerización. La sulfonación de tales redes produce resinas de intercambio catiónico; las resinas de intercambio aniónico se pueden sintetizar por clorometilación seguido de sustitución nucleofílica del cloro por grupos amina y cuaternización de los grupos amino.