Polisulfonas
Termoplàsticos > ► Polisulfonas
Polisulfonas
Las resinas de sulfona se refieren a polímeros que contienen grupos -SO a lo largo del esqueleto. Los grupos R son generalmente aromáticos. Las polisulfonas son una clase importante de termoplásticos de ingeniería. La columna vertebral del polímero consta de grupos aromáticos de alta temperatura 1295 conectados por éter, sulfona y, en algunos casos, grupos alquilo. El trabajo de desarrollo de polisulfonas estaba activo a principios de la década de 1960. Las primeras síntesis eran electrofílicas, siendo en efecto polisulfonilaciones. Este tipo de reacción generalmente no produce una cadena para-enlazada lineal, y la introducción de enlaces orto y puntos de ramificación dio como resultado polímeros con malas propiedades mecánicas. Una estrategia alternativa para la síntesis de polisulfonas basada en reacciones de sustitución aromática nucleófila demostró ser más exitosa para la producción de polímeros esencialmente lineales para-enlazados con buenas propiedades mecánicas y térmicas. Esta ruta se empleó posteriormente en todas las rutas comerciales a gran escala hacia las polisulfonas. A fines de la década de 1960, la primera polisulfona comercial, poli(oxi-1,4-fenilenosulfonil-1,4-fenilenooxi-1,4-fenileno(1-metiletilideno)-1,4-fenileno) o bisfenol A polisulfona [25135-51 -7] estaba disponible. Los polímeros son generalmente materiales amarillentos, transparentes, amorfos y son conocidos por su alta rigidez, resistencia y estabilidad térmica. Los polímeros tienen poca deformación en un amplio rango de temperatura. Las sulfonas pueden competir contra algunos materiales termoendurecibles en rendimiento, mientras que su capacidad de moldearse por inyección ofrece una ventaja. Las polisulfonas son una familia de polímeros termoplásticos amorfos, conocidos por su dureza y estabilidad a altas temperaturas. Esta clase pertenece a polímeros orgánicos lineales que contienen grupos tioéter en la cadena principal. El segmento de éter de fenileno aporta flexibilidad a la cadena principal del polímero, que se manifiesta como alta tenacidad, alargamiento y ductilidad, así como la facilidad de fabricación de la masa fundida. La excelente estabilidad hidrolítica que diferencia las polisulfonas de otros termoplásticos de ingeniería es una consecuencia de la resistencia a la hidrólisis acuosa de los grupos fenilenosulfona y éter. La distribución espacial y el tamaño de estos grupos evitan la reorganización de la molécula evitando que cristalice, por lo tanto, son polímeros amorfos transparentes ligeramente ambarinos. Son rígidos, de alta resistencia mecánica y térmica, son transparentes, mantienen estas propiedades de -100°C a 150°C. Tienen una estabilidad dimensional muy alta, la variación dimensional, expuesta al agua, aire o vapor a 150°C es de orden de 0.1%. Son altamente resistentes a los ácidos minerales, álcalis y electrolitos, resistentes a los agentes oxidantes, por lo tanto, se pueden limpiar con solventes oxigenados, resisten los surfactantes y los aceites de hidrocarburos. Por otro lado, no es resistente a solventes orgánicos de baja polaridad (p. Ej., Cetonas e hidrocarburos clorados) e hidrocarburos aromáticos. También es estable en ácidos y bases acuosas y en muchos solventes no polares; Sin embargo, es soluble en diclorometano y metilpirrolidona. Las poli-éter-sulfonas resisten bien el agua y el vapor y, por lo tanto, se utilizan para producir utensilios de cocina y productos médicos, que requieren esterilización entre usos.
Esta familia incluye
- PAES Poliariletersulfonas
- PES (ámbar transparente)
- PPS (Opaco)
- PSU (transparente ligeramente ámbar)
- PPSU (ámbar transparente)
La diferencia en la estructura molecular de estos tres polímeros les da características físicas, mecánicas y térmicas bastante diferentes. Debido al alto costo de las materias primas y el procesamiento, las polisulfonas se usan en aplicaciones especiales y a menudo son un sustituto superior de los policarbonatos. La estereoquímica del grupo sulfona interrumpe cualquier tendencia de estos polímeros a fundirse y cristalizarse, por lo tanto, son amorfos y exhiben alta claridad y transparencia. Las diferentes polisulfonas varían según la separación entre los grupos aromáticos, lo que a su vez afecta sus valores de T y sus temperaturas de distorsión térmica. Las polisulfonas comerciales son lineales con valores altos de T en el rango de 180 a 250ºC, lo que permite un uso continuo de 150 a 200ºC. Como resultado, las temperaturas de procesamiento de las polisulfonas son superiores a 300ºC. Aunque el polímero es polar, todavía tiene buenas propiedades de aislamiento eléctrico. Las polisulfonas son resistentes a las altas radiaciones térmicas e ionizantes. También son resistentes a la mayoría de los ácidos y álcalis acuosos, pero pueden ser atacados por ácido sulfúrico concentrado. Los polímeros tienen buena estabilidad hidrolítica y pueden soportar agua caliente y vapor. Las polisulfonas son materiales resistentes, pero exhiben sensibilidad a la muesca. La presencia de los anillos aromáticos hace que la cadena de polímero sea rígida. Las polisulfonas generalmente no requieren la adición de retardantes de llama y generalmente emiten poco humo.
Temperatura de transición del vidrio polisulfonas
Típicamente, cuando un polímero se calienta, se volverá progresivamente menos rígido hasta que alcance un estado gomoso. La temperatura a la que el material pasa de un estado vítreo a uno gomoso se define como la temperatura de transición vítrea (Tg). Esta temperatura es importante porque se producen varios cambios fundamentales a esta temperatura. Estos incluyen cambios en el volumen libre de polímero, índice de refracción, entalpía y calor específico. El PPSU tiene una Tg de 221°C, el PESU tiene una Tg de 221°C, el PSU tiene una Tg de 186°C.
Propiedades Físico-Mecánicas polisulfonas
Los grupos polares en la cadena de polisulfona dan como resultado un módulo de flexión muy alto. El módulo disminuye rápidamente a medida que se acerca a la Tg. La resistencia al impacto de los polímeros sin muescas también es alta, pero la presencia de muescas moldeadas o accidentales reduce drásticamente la resistencia al impacto. La resistencia al impacto con muescas de las polisulfonas que contienen bifenilo es significativamente mayor que la de otras polisulfonas. El relleno de los polímeros con vidrio o fibra de carbono aumenta sustancialmente el módulo de las polisulfonas, pero generalmente solo aumenta ligeramente la temperatura de deflexión térmica. Las polisulfonas son materiales duros, pero exhiben sensibilidad a las muescas. La presencia de los anillos aromáticos hace que la cadena del polímero sea rígida. Las polisulfonas generalmente no requieren la adición de retardadores de llama y generalmente emiten poco humo. Las propiedades de las principales polisulfonas son generalmente similares, aunque las polietersulfonas tienen mejor resistencia a la fluencia a altas temperaturas, mayor temperatura de distorsión por calor, pero más absorción de agua y mayor densidad que los materiales tipo polisulfona. Los grados de polisulfona rellenos de fibra de vidrio están disponibles como son mezclas de polisulfona con ABS. Las polisulfonas pueden absorber agua, dando lugar a posibles problemas de procesamiento como rayas o burbujas. Las temperaturas de procesamiento son bastante altas y la masa fundida es muy viscosa. Las polisulfonas muestran pocos cambios en la viscosidad de la masa fundida con el cizallamiento. Las temperaturas de la masa fundida de moldeo por inyección están en el rango de 335 a 400°C y las temperaturas del molde en el rango de 100 a 160°C. La alta viscosidad requiere el uso de correderas y compuertas de gran sección transversal. La purga debe realizarse periódicamente, ya que una capa de polímero degradado negro puede acumularse en la pared del cilindro, produciendo piezas con marcas negras. Las tensiones residuales pueden reducirse mediante temperaturas de molde más altas o mediante recocido. Los grados de extrusión y moldeo por soplado de polisulfonas tienen un peso molecular más alto con temperaturas de fusión de moldeo por soplado en el rango de 300 a 360°C y temperaturas del molde entre 70 y 95°C.
Propiedades Eléctricas polisulfonas
Aunque el polímero es polar, todavía tiene buenas propiedades de aislamiento eléctrico. Las polisulfonas tienen resistividades altas y constantes dieléctricas bajas y factores de disipación para la radiación electromagnética que se retienen sustancialmente hasta la Tg del polímero.
Propiedades Quimícas polisulfonas
Las polisulfonas son resistentes a altas radiaciones térmicas e ionizantes. También son resistentes a la mayoría de los ácidos y álcalis acuosos, pero pueden ser atacados por el ácido sulfúrico concentrado. Los polímeros tienen buena estabilidad hidrolítica y pueden soportar agua caliente y vapor.
Propiedades térmicas polisulfonas
Los polímeros suelen ser materiales amorfos, transparentes y amarillentos y son conocidos por su alta rigidez, resistencia y estabilidad térmica. Los polímeros tienen una baja fluencia en un amplio intervalo de temperaturas. Las sulfonas pueden competir con algunos materiales termoendurecibles en rendimiento, mientras que su capacidad para moldearse por inyección ofrece una ventaja. Las diferentes polisulfonas varían según el espaciamiento entre los grupos aromáticos, lo que a su vez afecta sus valores de Tg y sus temperaturas de distorsión por calor. Las polisulfonas comerciales son lineales con valores altos de Tg en el rango de 180 a 250°C, lo que permite un uso continuo de 150 a 200°C. Como resultado, las temperaturas de procesamiento de las polisulfonas están por encima de 300°C. Las polisulfonas comerciales no se pueden cristalizar a partir de la masa fundida o por recocido y son amorfas cuando se utilizan. Por lo tanto, la Tg tiende a ser responsable de los techos de temperatura a corto plazo (por ejemplo, la temperatura de deflexión térmica) para las aplicaciones de los polímeros. Los anillos aromáticos y los grupos sulfona introducen rigidez en la cadena, mientras que los enlaces éter aumentan la flexibilidad. Por lo tanto, aumentar la proporción de enlaces sulfona a éter en la unidad repetida aumenta la Tg. La presencia de grupos bifenilo también aumenta la rigidez de la cadena y, por lo tanto, la Tg. La estabilidad térmica de las polisulfonas es excelente debido a los fuertes enlaces en la columna vertebral y da como resultado fundidos estables durante el procesamiento por debajo de los 400°C. Los grupos isopropilideno alifáticos en la polisulfona Udel reducen significativamente la estabilidad termooxidativa en relación con las polisulfonas totalmente aromáticas y evitan el uso prolongado a altas temperaturas cercanas a la Tg. Sin embargo, el procesamiento en estado fundido en equipos convencionales todavía es posible. Las polisulfonas comerciales poseen un comportamiento autoextinguible. A pesar de la presencia de grupos que contienen azufre, exhiben niveles relativamente bajos de emisión de humo y gases tóxicos.
Envejecimiento térmico polisulfonas
La estabilidad termooxidativa limita la temperatura aceptable de uso a largo plazo de los polímeros. Para evaluar los efectos a largo plazo de temperaturas ambiente elevadas en las propiedades de las sulfonas, las muestras de prueba se envejecieron en horno a varias temperaturas diferentes. PPSU es más térmicamente resistente que el PESU es más térmicamente que el PEI.
Absorción de agua polisulfonas
PSU es bien conocido por su baja absorción de agua, la resina PPSU absorbe una cantidad ligeramente mayor y la resina PESU absorbe algo más y la resina PSU pero menos que la de la resina PPSU.
Secado polisulfonas
Las sulfonas deben secarse por completo antes del procesamiento por fusión. Aunque estos polímeros son hidrolíticamente estables y no están sujetos a la degradación del peso molecular, el secado incompleto dará como resultado defectos estéticos. Los gránulos de resina de sulfona se pueden secar en bandejas en un horno de aire circulante o en un secador de tolva.
Procesamiento polisulfonas
Las polisulfonas comerciales son todas procesables por fusión en equipos convencionales, y las temperaturas de procesamiento requeridas aumentan con la Tg del polímero. Las polisulfonas se secan antes del procesamiento para evitar que la evolución de la humedad adsorbida reduzca la calidad de las molduras. Se recomienda el recocido a una temperatura cercana a la Tg del polímero para evitar el agrietamiento por tensión de las molduras.
Aplicaciónes polisulfonas
La buena resistencia al calor y las propiedades eléctricas de las polisulfonas permiten que se utilicen en aplicaciones tales como placas de circuitos y componentes de televisores. La resistencia química y al calor son propiedades importantes para las aplicaciones de automoción. Los componentes del secador de pelo también se pueden fabricar a partir de polisulfonas. Las polisulfonas encuentran aplicación en componentes de ignición y espumas estructurales. Otro mercado importante para las polisulfonas son los utensilios de cocina para microondas. Las propiedades mecánicas de la polisulfona son similares. Si se requiere un mejor rendimiento a altas temperaturas o resistencia química, se prefiere PES. Las polisulfonas que contienen bifenilos son significativamente más caras que el PES, su uso está limitado a situaciones donde se requiere resistencia al impacto o al calor extremo. PES se han utilizado ampliamente para producir artículos moldeados por inyección, reemplazando a los metales en aplicaciones de temperatura baja a media donde el ahorro de peso es importante, particularmente en aplicaciones aeroespaciales. La sensibilidad a la muesca limita la aplicación de los polímeros en componentes críticos que soportan carga. La estabilidad hidrolítica a alta temperatura de las polisulfonas ha permitido un uso generalizado en componentes de manejo de fluidos y molduras biomédicas esterilizables por vapor. La resistencia química permite una variedad de procesos químicos y aplicaciones automotrices. Las buenas propiedades aislantes a altas temperaturas favorecen a las polisulfonas como aislamiento para cables eléctricos y como material para placas de circuitos (Aislamiento, Eléctrico).
Actualmente no está disponible, sin embargo, comuníquese con Mexpolimeros para obtener más información, contáctanos tech@mexpolimeros.com
Proprietà | Unità | PPSU | PSU | PPS | PPS GF30 | Propiedad |
Transizione vetrosa Tg | °C | 218 | 187 | 97 | 93 | Transición de vidrio Tg |
Densità | g/cm2 | 1,31 | 1,24 | 1,36 | 1,63 | Densidad |
Modulo elastico | MPa | 2350 | 2750 | 4100 | 6500 | Módulo elástico |
Temperatura di servizio, a lungo termine | °C | 170 | 160 | 230 | 230 | Temperatura de servicio a largo plazo |
Temperatura di servizio, a breve termine | °C | 190 | 180 | 260 | 260 | Temperatura de servicio, a corto plazo |
Basse temperatura di servizio | °C | -50 | -50 / -100 | -20 | -20 | Baja temperatura de servicio |