HIPS poliestireno resistente al impacto

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Poliestireno de alto impacto

En los últimos diez años, el desarrollo notable de variedades de alto rendimiento en la serie de compuestos HIPS extranjeros ha sido el surgimiento de un nuevo grupo de "EHPS", que algunos proveedores llaman resina de "estireno de alto grado". La principal característica de este tipo de productos es la combinación de alta resistencia al impacto y alto brillo, y su dirección de aplicación se posiciona en el campo de los productos ABS de bajo impacto y brillo. En respuesta a la demanda del mercado interno de materiales HIPS y al cumplimiento de los requisitos de los usuarios para materiales especiales, los fabricantes nacionales y las unidades de investigación deben desarrollar vigorosamente resinas HIPS de grado especial, y la modificación de HIPS se centra principalmente en los siguientes objetivos de desarrollo:

HIPS de alto brillo: HIPS reemplaza al ABS más costoso y se usa en la carcasa de aparatos electrónicos y eléctricos. No solo requiere buenas propiedades físicas y mecánicas, sino que también requiere que la superficie de sus productos sea bastante brillante. Al cambiar el tamaño de las partículas y la morfología del caucho, y complementarlo con aditivos específicos, el brillo de la superficie puede mejorarse considerablemente.

Resistencia al agrietamiento por estrés HIPS: uno de los problemas importantes de HIPS que reemplaza al ABS es su resistencia al agrietamiento por estrés. En la actualidad, todavía hay cierta distancia para resolver completamente el problema de la resistencia al agrietamiento por tensión.
Gránulos HIPS ignífugos: Sobre la base de los masterbatches HIPS que se han desarrollado con éxito, tiene además las propiedades duales de masterbatches ignífugos y masterbatches de color, ampliando su rango de aplicación y aumentando el valor agregado de los productos.

Rendimiento de HIPS: HIPS es un copolímero de monómero de estireno y reacción de injerto de caucho de polibutadieno

La elección del caucho de polibutadieno es la clave para fabricar productos HIPS y su cantidad tiene un gran impacto en el rendimiento de los productos HIPS. Con el aumento de la cantidad de caucho, las partículas de caucho HIPS son más completas, la distribución es más uniforme y las partículas de caucho disminuyen gradualmente. Con una cierta velocidad de agitación, la cantidad de caucho es grande y la viscosidad del sistema de reacción es alta. Al mismo tiempo, la fuerza pura es grande a la misma velocidad de agitación, por lo que las partículas de goma se vuelven más pequeñas. A medida que aumenta la cantidad de caucho, la fracción de volumen de la fase de caucho en HIPS no es un solo aumento, pero cuando el contenido de caucho es del 5 %, la fracción de volumen de la fase de caucho tiene un valor grande, y luego, a medida que aumenta el contenido de caucho , la fracción de volumen de la fase de caucho disminuye. Con el aumento en la cantidad de caucho de polibutadieno, el alargamiento a la rotura del producto, la resistencia al impacto de las vigas en voladizo, la resistencia al impacto del peso de la caída y el punto de reblandecimiento Vicat aumentaron en diversos grados, pero la resistencia a la tracción disminuyó debido al aumento del caucho. aumenta la cantidad de estructura de vinilo en el sistema de reacción, lo que favorece la aparición de la reacción de injerto, lo que aumenta la fracción de volumen de la fase de caucho en HIPS y mejora el rendimiento de impacto del producto. Pero a medida que la cantidad de caucho aumenta hasta cierto valor, hay demasiados puntos de injerto en el sistema de reacción y el producto tiende a sufrir reacciones de reticulación excesivas para formar una estructura de red. En cambio, el módulo de HIPS disminuye y el alargamiento a la rotura también disminuye.

Gama de productos - (XSTIR H)

En Mexpolimeros ofrecemos una vasta gama de HIPS resina y sus compuesros desarrollados de acuerdo a sus necesidades, garantizando la calidad en productos y servicio. Nuestra gama de productos incluye grados sin refuerzo, con fibra de vidrio y/o con carga mineral ( Ibridos), cargado con metales, con aditivos especiales como establizador al calor, UV, metales, antiestatico, antibacteria, marcado laser, nucleado etc, lubricante especial y retardante de llama (con o sin halógenos). También frecemos desarrollados y evaluados por personal altamente calificado y con tecnología avanzada.

¿Qué es HIPS?

HIPS se fabrica tradicionalmente polimerizando estireno en presencia de caucho de butadieno. Un caucho de polibutadieno (BR) se disuelve en estireno y, al polimerizar el estireno (causado por el calor y los catalizadores), el caucho sale de la solución para formar partículas finas de caucho suspendidas en la fase plástica. Estas partículas de caucho también se injertan o se unen químicamente a la matriz de poliestireno. Este injerto da un material con una resistencia al impacto mucho mayor que el PS, pero con menor resistencia a la tracción, rigidez, dureza y punto de reblandecimiento Vicat. La transparencia y el brillo superficial del PS también se pierden con la incorporación del caucho. Originalmente, el caucho de estireno-butadieno (SBR) se utilizó para fabricar HIPS, pero fue reemplazado por BR, por razones técnicas, a finales de los sesenta y principios de los setenta. El poliestireno de alto impacto también es conocido como PS endurecido o PS modificado con caucho. La norma ISO 2897-2 define este tipo de PS como poliestireno resistente a los impactos (IPS). El poliestireno resistente al impacto mayoritario es el poliestireno/polibutadieno (S/B), que fue el primero en sintetizarse. La principal diferencia entre los procesos de GPPS y HIPS es la adición de caucho en el sistema de suministro. Los cauchos son materiales sólidos sin color o con un color blanco/transparente. Normalmente, se aplican dos categorías distintas de cauchos con base de polibutadieno: los cauchos de cis bajo/medio y los cauchos de cis alto. El caucho disuelto se añade al principio del proceso de polimerización. La concentración final del caucho en el HIPS acabado puede llegar hasta un 15%. El HIPS es un material heterogéneo, el cual se caracteriza por poseer una fase dispersa de hule (principalmente de polibutadieno) en una matriz rígida de poliestireno. El poliestireno resistente al impacto está formado por la mezcla de poliestireno y polibutadieno, éste último injertado en el primero. El estireno (C8H8), también conocido como vinilbenceno, es un líquido transparente, muy móvil y de olor dulzón. Su punto de ebullición es de 145ºC, y se almacena con inhibidores que impiden su autopolimerización. El butadieno-1,3 (C4H6), es una gas incoloro, que licua a –4,4ºC, y que se obtiene de la fracción C4 del craqueo del petróleo o a partir de gas natural, pasando por la fase butano y deshidrogenación de este último. Los primeros procesos de producción de HIPS se basaron en la mezcla de materiales de moldeo de PS con un componente de caucho. Sin embargo, la polimerización de estireno en presencia de polibutadieno resulta mucho más efectiva. A causa de la inmiscibilidad del poliestireno y el polibutadieno, se origina un sistema en dos fases. El poliestireno da lugar a la fase continua (matriz) y el polibutadieno, a la fase dispersa (partícula de caucho). Las partículas de caucho contienen pequeñas inclusiones de poliestireno. En el HIPS, estas partículas de caucho suelen tener un diámetro de 0,5 a 10 µm. Por lo tanto, producen radiación visible y se pierde la transparencia de los materiales de moldeo de PS.

Nombres - Símbolo HIPS

HIPS termoplastico
HIPS thermoplastic
HIPS resin
Poliestireno de alto impacto

HIPS Propriedades

100% reciclable
Altamente formable
Gran calidad de impression
Apropiado para termoformado
Muy buena propiedad de procesamiento
No se corroe ni expide gases tóxicos
No se recomienda su uso en exteriores
Extrardinaria calidad de las superficies
Copia detalles de molde con gran fidelidad
Propiedades de aislamiento eléctrico sobresalientes
Excelente resistencia al impacto a bajas temperaturas
Estabilidad de las caras, a elegir acabado mate o brillante
Idoneidad para el contacto con alimentos (no en la versión UV)
Puede ser impreso por serigrafía, offset e impresión digital UV
Puede ser impreso por cama plana

HIPS Propiedades Físico-Mecánicas

Al aumentar el tamaño de partícula se mejoran los valores de resistencia al impacto. También un aumento en el tamaño de partícula produce un descenso en la tensión de fluencia del material. El poliestireno de alto impacto o de choque sintéticos presentan una mejor resistencia al impacto que los “blends” mezclados a bajas temperaturas. La resistencia al impacto y otras propiedades del poliestireno pueden variar en función de la cantidad, tipo y distribución del caucho sintético en la matriz de poliestireno, y a través del enlazamiento del caucho sobre dicha matriz. Al aumentar la fracción volumétrica de fase dispersa, disminuye la tensión de fluencia del material en un ensayo de tracción uniaxial y aumenta la resistencia al impacto Izod. Además, al incrementarse la fracción volumétrica de fase dispersa por un aumento en las oclusiones de las partículas, se produce una caída lineal en el Módulo de Young. Un elevado grado de entrecruzamiento en las partículas elastoméricas conduce a un valor elevado de Módulo de Young, al mismo tiempo que aumenta la tensión de fluencia y reduce en gran medida la deformación máxima admisible por el material. Un grado de impacto muy alto puede tener una densidad de solo 1,02 g / cm3, aunque, en general, las densidades de HIPS y PS son similares. Los grados de alto impacto pueden estar hechos de polibutadieno con alto contenido de cis y el material contiene aproximadamente un 9% de caucho. Tales grados de alto impacto también pueden fabricarse a partir de lotes maestros, si es necesario. Los grados de impacto medio (grados "ordinarios") contienen de 3% a 7% de caucho, a menudo a base de polibutadieno de bajo contenido en cis, se utilizan tal como se suministran, a menos que se hayan mezclado previamente para colorear. Los tipos S/B con un 3% de caucho se consideran medianamente resistentes al impacto, con un 3-10% se consideran de alto impacto y del 10 al 15% se consideran superresistentes. La mejor resistencia a la tensofisuración se puede lograr también con la inclusión por polimerización de menos del 10% de acrilonitrilo en la “matriz” o soporte aglutinador de poliestireno. Otras opciones de modificar las propiedades del S/B son la sustitución del butadieno por caucho de etileno-propileno-dieno (mejora la resistencia a la intemperie) o bien la adición al plástico de cantidades no superiores al 10% de negro de humo, o de laminillas o fibras metálicas, con el fin de aumentar la conductividad eléctrica.

Propiedades Eléctricas

Dependen del porcentaje de agua absorbida, buena capacidad como aislante eléctrico, buena resistencia superficial y por lo tanto buena resistencia a las corrientes de deslizamiento. Tienen pérdidas dieléctricas a altas frecuencias, pero excelente uso a bajas frecuencias. Poseen carga electrostática (atrae polvo). HIPS no es un aislante eléctrico tan bueno como el PS, pero es barato y fácil de procesar.

HIPS Propiedades Òpticas

El poliestireno resistente al impacto es prácticamente opaco, debido a las partículas de caucho que integra. Utilizando copolímeros de estireno y butadieno o componentes caucho de índice de refracción similar al del homopolímero PS, se logran tipos transparentes. Conseguir un poliestireno resistente al impacto y completamente transparente requiere copolimerizar en bloque con cauchos en forma de láminas finas. Normalmente, la resistencia del HIPS a la degradación por la luz es baja y el material tiene menor resistencia a los productos químicos que el poliestireno de uso general (PS o GPPS). Mediante el uso de aditivos apropiados, la resistencia al fuego y a los rayos ultravioleta de HIPS puede mejorarse drásticamente. Debido al tipo de caucho utilizado (un BR insaturado), HIPS y ABS son muy susceptibles a la degradación por luz. Esto comienza en la superficie y se extiende a las capas internas, lo que resulta en una rápida pérdida de propiedades como la resistencia al impacto. Un estabilizador de luz de amina impedida (HALS) puede brindar protección a la superficie. Estos incluyen el HALS de peso molecular comparativamente bajo, bis- (2,2,6,6, -tetrametil-4-piperidil) sebacato. Un absorbente de rayos ultravioleta de la clase 2-hidroxifenil benzotriazol protege las capas más profundas. Los sistemas de estabilizadores mixtos suelen ser mucho más eficientes que un solo estabilizador. Para la mayoría de las aplicaciones, se requiere un antioxidante para HIPS, ya que el componente de caucho del material es propenso a oxidarse. Estos incluyen octadecil-3-(3,5-di-t-butil-4-hidroxi-fenil)-propionato, que es un propionato de hidroxifenilo, y un fenol estéricamente impedido que actúa como un antioxidante que rompe la cadena. También se puede utilizar un antioxidante preventivo, como el tiodipropionato de dilaurilo, en una concentración total del antioxidante, de hasta el 0,25%.

HIPS propiedades Químicas

Generalmente buena aunque depende del grado de la resina, de la concentración química, temperatura y esfuerzos sobre las partes. Es resistente a los aceites, las grasas, el formaldehído, las gasolinas y el ácido clorhídrico.Además no es atacado por el agua químicamente hablando. Resistente a: HIPS es resistente a soluciones acuosas de sales, ácidos y álcalis, si no hay agentes oxidantes fuertes. HIPS es más resistente al ácido crómico acuoso y al aceite de silicona que el PS. No es resistente a: HIPS no es resistente a hidrocarburos aromáticos y clorados, ésteres, éteres, aldehídos, cetonas y varios hidrocarburos clorados (por ejemplo, cloruro de metileno, cloruro de etileno y tricloroetileno). Aunque HIPS es resistente a los alimentos y bebidas, algunas especias y aceites esenciales pueden causar hinchazón y / o fallas en el moldeado. Este plástico no es resistente al alcaravea molido, al aceite de madera de cedro, al clavo molido, al jengibre molido y tiene una resistencia limitada al curry.

Permeabilidad al gas de PS

La permeabilidad al gas de PS aumenta con la introducción de caucho (ver valores de GPPS versus HIPS) debido al gran volumen libre de la fase de caucho de PB. Es un factor particularmente importante en el diseño de envases para mercancías, que tienen un sabor u olor pronunciado, ya que es posible que se escapen los aromas y también que los gases y vapores penetren desde el exterior. La difusión hacia el exterior de los aromas conduce a un cambio en el sabor, especialmente cuando los componentes individuales del sabor se difunden a diferentes velocidades. El riesgo de cambios provocados por la penetración de gases es especialmente elevado en el caso del oxígeno atmosférico, que puede provocar la degradación oxidativa de los componentes o dar lugar a procesos microbiológicos.

Resistencia al fuego

Se quema fácilmente, formando gotas ardientes, desprende grandes cantidades de humo hollín y huele a goma quemada y a estireno. Mediante el uso de aditivos apropiados, la resistencia al fuego de HIPS puede mejorarse drásticamente. Los plásticos de estireno no son naturalmente resistentes a las llamas, aunque pueden mejorarse mediante el uso de aditivos retardadores de llama (FR). Por ejemplo, las carcasas para equipos eléctricos / electrónicos, aparatos y herramientas a menudo están hechas de poliestireno de alto impacto retardante de llama (FR-HIPS) y acrilonitrilo-butadieno-estireno retardante de llama (FR-ABS). El retardo de la llama puede ser impartido por compuestos de bromo (tales como óxido de decabromo difenilo (DBDPO) en el caso de HIPS y óxido de octabromo difenilo (OBDPO) en el caso de ABS) y trihidrato de antimonio (ATH)). El contenido de bromo de FR-ABS debe ser aproximadamente un 50% más alto que el de FR-HIPS.

Propiedades de flujo

Propiedades de flujo HIPS puede ser un material de flujo muy fácil. Tiende a fluir más fácilmente que GPPS. Para el uso de extrusión, la facilidad de flujo se evalúa midiendo el índice o índice de flujo de la masa fundida (MFR o MFI) a 200°C y con un peso de 5 kg. Los grados de extrusión HIPS tienen valores de MFR de entre 2 y 10. Para la producción de láminas, el MFR utilizado suele estar entre 2 y 4, y el valor más bajo se utiliza para láminas para el conformado al vacío de paredes delgadas. Para inyeccion el MFR utilizado suele estar entre 10 y 20. Es común mezclar HIPS con PS para obtener el equilibrio requerido de tenacidad, rigidez y precio. Para hacer esto, se deben mezclar materiales que tengan valores MFR iguales, ya que esto dará una dispersión más consistente. La siguiente tabla muestra los valores de viscosidad para un grado de extrusión razonablemente rígido.

HIPS procesabilidad

Los HIPS granulos son usualmente procesados mediante el moldeo por inyección, pero debido al excelente procesamiento del material, otros métodos funcionan igualmente bien, incluyendo moldeo por soplado y por vacío, termoformado, moldeo por extrusión o compresión y maquinado. Al igual que ocurre con el poliestireno (PS) común, el HIPS se puede reciclar al 100%, ya sea por métodos mecánicos o químicos. En el primer caso, el residuo que se obtiene es utilizable en un amplio número de productos, como máquinas de escribir o semilleros.

Diseño de tornillo y barril

HIPS se puede extruir con tornillos de una sola etapa y barriles sin ventilación, pero los mejores resultados se obtienen utilizando extrusoras con ventilación con una relación L/D del barril de aproximadamente 30/1. Si se utilizan tornillos de una sola etapa, deben tener una relación de compresión de alrededor de 3:1 y una relación L/D de 24/1 o más y, preferiblemente, deben estar equipados con una zona de mezcla. Esto es especialmente importante cuando se usan mezclas de HIPS y GPPS o cuando se mezclan colores. A continuación se dan las dimensiones de una gama de extrusoras ventiladas. Temperaturas de barril y troquel El rango de temperatura de fusión objetivo es de 180 a 220˚C. Los ajustes de temperatura pueden variar según el material, la velocidad y el diseño del tornillo. Los siguientes valores proporcionan un punto de partida

HIPS polimerización

Generalmente, la obtención de HIPS se lleva a cabo mediante un proceso de polimerización "in situ"que se divide en dos etapas: Se efectúa primero una prepolimerización a una temperatura aproximada de 120°C y luego tiene lugar una segunda etapa de polimerización a una temperatura algo mayor (140-160 °C). La etapa de prepolimerización se puede favorecer mediante el uso de iniciadores (radicales libres), que permiten su desarrollo a temperaturas menores (70-110°C). Durante esta primera etapa la morfología de las partículas de HIPS puede controlarse y modificarse a través de los parámetros de reacción característicos del proceso. Es decir que, una vez culminada esta etapa, la estructura final del HIPS está prácticamente formada. De allí en adelante solo ocurren pequeños entrecruzamientos en los dominios del elastómero, que fijan las partículas a la matriz y les confieren una mayor estabilidad para soportar futuros procesamientos. Osea los poliestirenos resistentes al impacto son sistemas compuestos por dos fases. Una fase de poliestireno dura, matriz o aglutinante, y una segunda fase de partículas de caucho fina y uniformemente repartidas, ene l seno de la primera. Estas partículas son las que dan al polímero su resistencia al impacto características. No es fácil conseguir por mera mezcla la cohesión de poliestireno y polibutadieno, porque estos homopolímeros no son compatibles entre sí y, por tanto, la mezcla no daría un reparto homogéneo. Se utilizan como materiales de partida del tipo caucho los copolímeros butadieno/estireno (cuya cadena principal está formada por moléculas de estireno y de butadieno) o bien copolímeros de injerto butadieno/estireno (cuya cadena principal está formada por moléculas de butadieno y las ramas laterales, injertadas, son de estireno). La porción de estireno unida químicamente a estos tipos de caucho (contenido de estireno del 25-30 %) aumenta su compatibilidad con respecto al poliestireno, con el que se pueden combinar por distintos métodos para lograr un poliestireno resistente al impacto. El peso molecular del polibutadieno que se emplea en este caso suele estar entre los 180.000 y los 260.000 g/mol-1. Se trata, además, de polibutadieno fabricado con catalizadores de cobalto (‘alto-cis’) o litio (‘bajo-cis’). En ocasiones puede llegar a usarse un elastómero consistente en un dibloque estireno-butadieno. De esta forma se generan partículas de menor tamaño que con la adicción del polibutadieno, ya que este polímero forma partículas de un tamaño menor. Hoy en día, el poliestireno de alto impacto (HIPS) se fabrica principalmente en un proceso de polimerización en masa que comprende cascadas de reactores, típicamente combinaciones de recipientes y torres. El proceso de dos recipientes y dos torres comprende una prepolimerización de estireno en la presencia de PB en el primer recipiente. Una solución homogénea de PB en estireno constituye la fase continua, con dominios de poliestireno de polimerización discontinua. En el segundo recipiente de la conversión se incrementa aún más hasta la llamada 'inversión de fase': aquí, el volumen de la fase PS discontinua excede al de la fase PB/S, seguido por una inversión de fase con una fase PS ahora continua, y partículas de caucho PB dispersas discontinuamente, con inclusiones de PS desde el primer recipiente. La posterior polimerización en reactores de torre impulsa la reacción hacia una alta conversión. Las propiedades mecánicas de HIPS están fuertemente influenciadas por:

El peso molecular de la matriz (es una función de la temperatura de reacción)
La cantidad de plastificante (normalmente parafinas de bajo peso molecular; "aceite blanco")
La fracción de volumen de caucho (contenido de gel) del caucho injertado, dependiendo de la cantidad de injerto
El índice de hinchamiento del caucho injertado, es una medida de la densidad de reticulación de las partículas de caucho. Es una función del tiempo de reacción, la temperatura, la microestructura del caucho PB y el tiempo de residencia en la etapa de desgasificación
El tamaño de partícula del caucho injertado, en función de la energía de cizallamiento durante y directamente después de la inversión de fase, la relación de viscosidad entre la fase continua y dispersa y la relación de injerto

El tamaño y la distribución de las partículas de caucho, incluidas las distribuciones bimodales, tiene una gran influencia en las propiedades de HIPS. Mientras que los tamaños de partícula pequeños (creados a través de un alto cizallamiento, un injerto alto y una diferencia de baja viscosidad entre la fase dispersa y continua durante la inversión de fase) crean HIPS con alto brillo y translucidez (debido a la escasa dispersión de luz), generalmente están por debajo del tamaño necesario para una mejor disipación de energía. Por tanto, la tenacidad de tales productos (medida, por ejemplo, como resistencia al impacto con muescas o resistencia al impacto biaxial o como energía de fractura en la configuración de tensión/deformación) es de baja a media. Al aumentar el tamaño de las partículas, HIPS se vuelve más opaco y las partículas son más eficientes en la disipación de energía. La mayoría de los HIPS de calidad comercial tienen tamaños de partículas de caucho de entre 2 y 5 micrones. Las partículas de HIPS muy grandes normalmente crean grados de impacto muy alto, a menudo utilizados en aplicaciones de refrigeradores debido a su resistencia a los aceites y grasas. Se denominan 'tipos ESCR' (resistentes al agrietamiento por estrés ambiental). Dependiendo del tamaño de partícula de caucho y la morfología de HIPS, se pueden servir aplicaciones fundamentalmente diferentes, que van desde el envasado de alimentos (basado en partículas de caucho de tamaño mediano) hasta el refrigerador del revestimiento interior (a base de partículas grandes de goma) a vasos translúcidos para beber. HIPS se puede combinar fácilmente con GPPS, lo que ofrece una gama aún más amplia de propiedades físicas y aplicaciones. Una versión especial de "HIPS transparentes" son los copolímeros de estireno-butadieno (SBC, que se produce en una polimerización aniónica).

Modificadores de vinilo

Durante la polimerización del estireno, el poli(butadieno ) o copolímero de butadieno se injerta en la cadena de polímero de estireno. Para aumentar la eficiencia de injerto del poli(butadieno), es deseable que el poli(butadieno) tenga segmentos finales que tengan un alto contenido de vinilo en lugar de configuraciones eis o frans. El contenido de vinilo se refiere a los grupos alquenilo configurados colgando de la estructura del polímero, a diferencia de las configuraciones eis o irans, que contienen los grupos alquenilo dentro de la estructura del polímero (12). y permitir que la reacción avance hasta casi completarse. A medida que la reacción de polimerización se acerca a su finalización, se agregan monómeros adicionales y un modificador de vinilo. El modificador de vinilo se agrega para aumentar la reacción de adición 1,2 o f el monómero de dieno en la preparación del iniciador de alto vinilo de prepolímero vivo. En otras palabras, el modificador de vinilo aumenta el número de enlaces configurados con vinilo que se forman durante la polimerización, lo que lleva a un mayor contenido de vinilo. La cantidad de producto de adición 1,2 se puede aumentar desde aproximadamente el 5-15% hasta el 90-100%. Se han sugerido como modificadores el 2,2-bis(2-oxolanil)propano y otros compuestos con restos de tetrahidrofurano sustituidoas. El 2,2-bis(2-oxolanil)propano. El segmento final del polímero tiene, por tanto, un mayor contenido de enlace de vinilo que el segmento inicial. La concentración de vinilo del segmento final se puede controlar a niveles tan altos como alrededor del 70%. Sin embargo, si ambos extremos del polímero, o los extremos de un polímero ramificado en estrella, deben tener un alto contenido de vinilo y los segmentos restantes deben tener un bajo contenido de vinilo, este método no funcionará porque las reacciones de acoplamiento dan como resultado un alto contenido de vinilo en el centro de la cadena polimérica o el polímero ramificado en estrella. Para producir polímeros lineales o ramificados en los que todos los extremos tengan un alto contenido de vinilo, se puede usar un iniciador de órgano de litio para polimerizar un segmento medio con bajo contenido de vinilo. Posteriormente, se agregan monómeros adicionales y un modificador de vinilo para producir extremos que tienen un alto contenido de vinilo. Este método evita la necesidad de un agente de acoplamiento. Sin embargo, los iniciadores de órgano litio son caros e inestables. En cambio, los compuestos orgánicos de aluminio y boro se pueden usar como iniciadores.

Mezclas

Los grados transparentes de un tipo de poliestireno endurecido con caucho, que generalmente no se considera HIPS, pueden obtenerse mezclando poliestireno (PS) con copolímero de bloque de estireno-butadieno-estireno (SBS) y/o con copolímero de bloque de estireno-butadieno (SB). Esto da un material que puede denominarse poliestireno transparente de impacto (TIPS) o poliestireno endurecido SBS (SBS también se puede agregar al poliestireno de alto impacto para dar un tipo de poliestireno de impacto súper alto). Combinando los tres materiales, en diferentes proporciones, se puede optimizar la transparencia, el costo y la resistencia al impacto. Dichos materiales mezclados pueden denominarse termezclas. Tales ter-mezclas pueden extruirse en hojas planas y también en películas sopladas. El SBS da elasticidad y tenacidad al material extruido transparente.

Coloración

Como el color natural de HIPS es un blanquecino semiopaco, es posible una amplia gama de colores. A menudo se ve como una hoja blanca o una hoja termoformada blanca. Los colores secos se utilizan ampliamente con HIPS. Es habitual añadir un agente humectante (aglutinante), como parafina líquida, para detener la separación. Generalmente, se añaden 30 ml (aproximadamente una cucharada) de agente humectante por cada 25 kg de material y la mezcla se mezcla en un tambor antes de la adición del colorante. Los colorantes se pueden suministrar en paquetes unitarios o a granel. Si existe la posibilidad de que se produzca absorción de agua, seque el material antes de agregar el colorante. Sin embargo, esto no siempre es posible. Para ayudar a la dispersión del colorante en el polímero fundido, las temperaturas del cilindro en la zona de la tolva se pueden establecer más bajas que las de la matriz para permitir que tenga lugar la mezcla dentro de la sección de alimentación del tornillo.

HIPS aplicaciones

Dependiendo del tamaño de partícula de caucho y la morfología del HIPS, se pueden servir aplicaciones fundamentalmente diferentes, que van desde el envasado de alimentos (basado en partículas de caucho de tamaño mediano) sobre el revestimiento interior del refrigerador (basado en partículas de caucho grandes) hasta vasos translúcidos para beber. HIPS se puede combinar fácilmente con GPPS, lo que ofrece una gama aún más amplia de propiedades físicas y aplicaciones. Una versión especial de HIPS transparentes son los copolímeros de estireno-butadieno (SBC, que se produce en una polimerización aniónica). El HIPS pellets tiene multitud de aplicaciones. Destaca su utilización en forma de planchas y láminas planas. También se utiliza en carcasas de aspiradoras, televisores, cámaras fotográficas, máquinas, los componentes de electrodomésticos, juguetes, televisión y partes de equipos audiovisuales, grabación de casetes de cinta, remolque de bicicleta, juguetes En la industria automóvil, paneles y accesorios de instrumentos, tanques de gasolina, para oficina: carcasas de ordenadores. En el campo de los envases es de los más empleados, por ejemplo por la industria láctea para yogures y todo tipo de postres. En los últimos tiempos está viviendo una creciente demanda para las impresiones en 3D.

GPPS vs. HIPS

GPPS combina alta rigidez, excelente transparencia, buena resistencia a la fusión y fácil procesamiento. La desventaja de GPPS es la fragilidad. Los primeros intentos de mezclar GPPS con caucho fallaron debido a la incompatibilidad de ambos componentes de la mezcla. El injerto químico de cadenas de poliestireno sobre caucho de polibutadieno (PB) finalmente tuvo éxito. Normalmente no es posible realizar molduras transparentes con este material, a diferencia del PS, que puede verse en una amplia gama de colores transparentes. Su tono natural es el blanquecino, pero el material no se ve a menudo en ese color, pero generalmente está pigmentado. La contracción es del orden del 0,4% al 0,7%. La densidad es de aproximadamente 1,05 g / cm3, por lo que el material se hundirá lentamente en el agua. Debido al contenido de caucho (aproximadamente del 3% al 10%), el material es más suave y más fácil de cortar que el PS de uso general o sin modificar. También muestra una temperatura de distorsión por calor más baja (aproximadamente 15 ° C más baja) que la PS. HIPS puede soportar la flexión sin agrietarse. Sin embargo, un rasgo característico de HIPS es que, cuando se deforma o se dobla, exhibirá un efecto de blanqueamiento por tensión en el punto de deformación.

Resistencia al impacto. En contraste con la tasa de deformación relativamente baja en la prueba de tracción y la prueba de fluencia, la alta tasa de deformación en la prueba de impacto conduce a una carga dinámica significativamente mayor en las probetas. GPPS generalmente fallará dicha prueba de impacto debido a su naturaleza frágil. HIPS falla en la prueba de impacto por flexión ISO 179-1 (prueba de impacto Charpy) solo si las muestras de prueba han sido entalladas de antemano. La prueba ISO 179-1/1eA de resistencia al impacto con entalladura se lleva a cabo en muestras provistas de un Muesca en V. En la prueba de impacto por flexión, la dirección de la tensión en las probetas moldeadas por inyección es la misma que la dirección de orientación preferida. Esto aumenta la tenacidad al impacto medida y, por lo tanto, la prueba de impacto por flexión sirve principalmente para comparar la tenacidad de diferentes productos. En la práctica, sin embargo, es de esperar una tensión multiaxial sin una dirección preferida. Esto se aborda con la prueba de perforación instrumentada de la norma ISO 6603-2, en la que se golpea en el centro de una superficie plana, por ejemplo, un disco circular. Módulo de cizallamiento y amortiguación mecánica En lugar del módulo de elasticidad, el módulo de cizallamiento determinado en la prueba de péndulo de torsión ISO 6721-2 se emplea a menudo como una medida de rigidez. El módulo de cizallamiento de GPPS es prácticamente constante en un amplio rango de temperatura. Solo en el rango de ablandamiento del poliestireno cae bruscamente en varias potencias de diez. La disminución logarítmica de la amortiguación mecánica muestra un máximo en esta coyuntura. HIPS muestra una ligera caída adicional en el módulo de cizallamiento o un máximo de amortiguación secundaria a aproximadamente - 80°C. Esto se explica por la Tg del componente polibutadieno, que está cerca de este valor. Características de tensión-deformación El comportamiento del poliestireno bajo una tensión de tracción uniaxial de corta duración a una tasa de deformación baja se muestra en el gráfico de tensión-deformación, que se obtuvo en un ensayo de tracción de acuerdo con ISO 527. El GPPS se caracteriza por una curva empinada, casi lineal y una ruptura después de una deformación muy baja. La forma de esta curva muestra que el GPPS es un material rígido y dimensionalmente estable pero relativamente no dúctil que tiene una alta resistencia a la tracción y un bajo alargamiento a la rotura El HIPS muestra una pendiente menos pronunciada de la curva y, después de alcanzar el límite elástico, una deformación pronunciada hasta la ruptura. Este comportamiento es característico de los materiales duros. La tenacidad de HIPS aumenta al aumentar el contenido de caucho. El comportamiento tensión-deformación del PS depende de la temperatura y de la velocidad de deformación. El alargamiento a la rotura del HIPS disminuye a medida que desciende la temperatura y aumenta la tasa de deformación mientras que la resistencia a la tracción muestra la relación opuesta. Propiedades térmicas - Resistencia a la distorsión por calor La resistencia a la distorsión por calor de las piezas de PS acabadas depende de su forma, las condiciones de producción, el tipo de fuente de calor y la duración del calentamiento, y también del grado de PS en cuestión. Las piezas producidas sin la aplicación de una carga externa y que tienen tensiones internas bajas se pueden calentar durante un tiempo breve hasta aproximadamente 15°C por debajo de la temperatura de ablandamiento Vicat sin sufrir distorsión. Propiedades eléctricas y ópticas El poliestireno es un muy buen aislante eléctrico. La dependencia de la constante dieléctrica y el factor de disipación de la frecuencia. Los grados de GPPS cristalinos tienen una transmisión de luz de aproximadamente el 90% en la región visible (400-800 nm). La absorción aumenta bruscamente en la región ultravioleta. Los HIPS son más o menos opacos según el contenido de caucho. Permeabilidad a los gases y al vapor de agua Como todos los plásticos, el PS tiene cierta permeabilidad a los gases y vapores, que aumenta con el aumento de temperatura. La permeabilidad de gas de PS aumenta con la introducción de caucho (ver valores de GPPS versus HIPS) debido al gran volumen libre de la fase de caucho de PB. Es un factor particularmente importante en el diseño de envases para productos, que tienen un sabor u olor pronunciado, ya que es posible que los aromas escapen y también que los gases y vapores penetren desde el exterior. La difusión hacia el exterior de los aromas conduce a un cambio en el sabor, especialmente cuando los componentes individuales del sabor se difunden a diferentes velocidades. El riesgo de cambios provocados por la penetración de gases es especialmente elevado en el caso del oxígeno atmosférico, que puede provocar la degradación oxidativa de los componentes o dar lugar a procesos microbiológicos.

Absorción de agua. Debido a su carácter no polar, el PS muestra solo una ligera tendencia a absorber agua. HIPS exhibe una menor absorción de agua que el acrilonitrilobutadieno-estireno (ABS) (la absorción de HIPS en 24 horas es aproximadamente de 0,05% a 0,08%, mientras que para ABS es de aproximadamente 0,2% a 0,35%). Las propiedades de estos dos materiales se superponen de alguna manera, aunque, en general, el ABS es más duro, más fuerte y más resistente químicamente. Los grados HIPS de alto brillo y alto impacto ya están disponibles. Las calificaciones de brillo son comparables y, en algunos casos, mejores que las del ABS.

Resistencia a los productos químicos. El poliestireno es resistente al agua, álcalis y ácidos minerales diluidos, así como a soluciones acuosas de la mayoría de las sales, a) inorgánicos yb) orgánicos. El poliestireno también es atacado por ácido sulfúrico concentrado y agentes oxidantes fuertes, por ejemplo, agua con bromo, agua con cloro, ácido nítrico y solución de hipoclorito de sodio. Sin embargo, algunos disolventes orgánicos lo hinchan y otros lo disuelven. Esto es cierto para los hidrocarburos aromáticos y clorados, éteres, ésteres y cetonas.

Resistencia al agrietamiento por estrés ambiental Ciertos medios pueden iniciar el agrietamiento en molduras de PS sometidas a esfuerzos mecánicos externos o internos. El agrietamiento puede ser inducido incluso por agentes que normalmente no atacan o apenas atacan a las molduras sin tensar. Por ejemplo, los hidrocarburos alifáticos como el heptano tienen un efecto muy fuerte en la activación de ESCR tanto en GPPS como en grados de alto impacto. Se dice que un medio inicia los DESC si su presencia reduce la capacidad de carga dependiente del tiempo en comparación con el comportamiento en un entorno neutral. La prueba de fluencia por tracción es un ejemplo de un método que puede emplearse para tal evaluación. Resistencia a la radiación de alta energía El efecto de la radiación de alta energía (electrones rápidos, protones, partículas g, neutrones, rayos X y rayos α) sobre la PS depende de la dosis de radiación, la tasa de dosis, la temperatura de irradiación, la geometría de la muestra irradiada y el medio circundante. Cuando se excluye el oxígeno atmosférico, el GPPS es uno de los plásticos más resistentes a la radiación que se conocen. En la irradiación en el aire, la dosis de radiación que causa daño es sustancialmente menor. La resistencia a la radiación de HIPS es significativamente inferior a la de GPPS.

Resistencia a la radiación de alta energía El efecto de la radiación de alta energía (electrones rápidos, protones, partículas gama, neutrones, rayos X y rayos αlfa) sobre la PS depende de la dosis de radiación, tasa de dosis, temperatura de irradiación, geometría de la muestra irradiada y medio circundante. Cuando se excluye el oxígeno atmosférico, el GPPS es uno de los plásticos más resistentes a la radiación que se conocen. En la irradiación en el aire, la dosis de radiación que causa daño es sustancialmente menor. La resistencia a la radiación de HIPS es significativamente inferior a la de GPPS.

Las propiedades mecánicas de HIPS están fuertemente influenciadas por:

El peso molecular de la matriz (que es una función de la temperatura de reacción)
La cantidad de plastificante (normalmente parafinas de bajo peso molecular; "aceite blanco")
La fracción de volumen de caucho (contenido de gel) del caucho injertado, dependiendo de la cantidad de injerto
El índice de hinchamiento del caucho injertado, es una medida de la densidad de reticulación de las partículas de caucho
El índice de hinchamiento del caucho injertado, es una función del tiempo de reacción, la temperatura, la microestructura del caucho PB y el tiempo de residencia en la etapa de desgasificación
El tamaño de partícula del caucho injertado, en función de la energía de cizallamiento durante y directamente después de la inversión de fase, la relación de viscosidad entre la fase continua y dispersa y la relación de injerto.

Polystyrene (HIPS) UNFILLED FLAME RETARDANT

PS High Impact PS High Impact V2 PS High Impact V0 PS High Impact V0

Physical properties Method Unit without brominated

density ASTM D1505 g/cm 1,04 1,09 1,17 1,15

mould shrinkage ASTM D955 % 0,4-0,6 0,4-0,6 0,4-0,6 0,4-0,6

water absorption (24 h/23°C) ASTM D570 % 0,06 0,06 0,06 0,06

MFI melt flow index ASTM D1238 g/10' 15 15 15 12

Mechanical properties

tensile strenght at yield ASTM D638 MPa 25 40 30 22

elongation at break ASTM D638 % 20 25 20 20

flexural modulus ASTM D790 MPa 2200 2400 2300 1800

IZOD impact strength ,notched 23°C ASTM D256 J/m 90 80 80 80

IZOD impact strength, notched 0°C ASTM D256 J/m - - - -

IZOD impact strenght notched -30°C ASTM D256 J/m - - - -

Thermal properties

VICAT method B (50 °C/h - 50 N) ASTM D1525 °C 86 85 85 80

H.D.T. method A (1.82 MPa) ASTM D648 °C - 77 77 -

ball pressure test IEC 335 °C - 75 75 -

Flammability properties

limited oxigen index ASTM D2863 % - 21 23 -

flame rating 0.8 mm UL 94 Class - - - -

flame rating 1.6 mm UL 94 Class HB V2 V2 V0

flame rating 3.2 mm UL 94 Class HB V2 V0 V0/5VA

needle flame test IEC 695-2-2 - - OK OK OK

GWFI glow wire flammability index IEC 695-2-1 °C - 960 960 960

CTI comparative tracking index IEC 112 Volt - 500 250 -

Tokyo

Tokyo is the capital of Japan.

Polystyrene (HIPS)			UNFILLED	FLAME RETARDANT
Polystyrene (HIPS)			PS High Impact	PS High Impact V2	PS High Impact V0	PS High Impact V0
Physical properties	Method	Unit				without brominated
density	ASTM D1505	g/cm	1,04	1,09	1,17	1,15
mould shrinkage	ASTM D955	%	0,4-0,6	0,4-0,6	0,4-0,6	0,4-0,6
water absorption (24 h/23°C)	ASTM D570	%	0,06	0,06	0,06	0,06
MFI melt flow index	ASTM D1238	g/10'	15	15	15	12
Mechanical properties
tensile strenght at yield	ASTM D638	MPa	25	40	30	22
elongation at break	ASTM D638	%	20	25	20	20
flexural modulus	ASTM D790	MPa	2200	2400	2300	1800
IZOD impact strength ,notched 23°C	ASTM D256	J/m	90	80	80	80
IZOD impact strength, notched 0°C	ASTM D256	J/m	-	-	-	-
IZOD impact strenght notched -30°C	ASTM D256	J/m	-	-	-	-
Thermal properties
VICAT method B (50 °C/h - 50 N)	ASTM D1525	°C	86	85	85	80
H.D.T. method A (1.82 MPa)	ASTM D648	°C	-	77	77	-
ball pressure test	IEC 335	°C	-	75	75	-
Flammability properties
limited oxigen index	ASTM D2863	%	-	21	23	-
flame rating 0.8 mm	UL 94	Class	-	-	-	-
flame rating 1.6 mm	UL 94	Class	HB	V2	V2	V0
flame rating 3.2 mm	UL 94	Class	HB	V2	V0	V0/5VA
needle flame test	IEC 695-2-2	-	-	OK	OK	OK
GWFI glow wire flammability index	IEC 695-2-1	°C	-	960	960	960
CTI comparative tracking index	IEC 112	Volt	-	500	250	-