pvc-poliester - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

La morfología y las propiedades de la mezcla de PVC/poliéster están sujetas principalmente al tipo (alifático, aromático o alifático-aromático), estructura (relación CH2:COO) y peso molecular del componente poliéster. Si solo se tienen en cuenta las composiciones de PVC/poliéster alifático (PEST), los cálculos teóricos demostraron que las mezclas muestran una ventana de miscibilidad entre CH2:COO de 4 a 10. Hay dos tipos de enlaces de hidrógeno que rigen la miscibilidad entre PVC y PEST; uno es la interacción entre el hidrógeno del metileno y el cloro del PVC, y el otro es la interacción entre un hidrógeno del PVC y el grupo carbonilo del PEST. Es difícil separar cuantitativamente dos interacciones atractivas, que aumentan la aproximación a cero a medida que aumenta el CH2:COO. Tras una consideración general, a valores bajos de la relación CH2:COO, existe una fuerte interacción atractiva dentro de las moléculas PEST polares y la autoasociación da como resultado la miscibilidad de la mezcla. A medida que aumenta el valor de la relación CH2:COO, la interacción intermolecular entre PVC y PEST alifática comienza a superar la energía de autoasociación de PEST. Aunque la energía debería ser definitivamente débil, debido a que la interacción intramolecular en PEST no suele clasificarse como una fuerte autoasociación, la energía debería ser más fuerte a una relación CH2:COO más baja. La mezcla con un valor de relación CH2:COO entre 5 y 7 muestra un óptimo en interacciones intermoleculares. La miscibilidad máxima aparece en una relación CH2:COO de 6, donde el parámetro intermolecular binario fue igual a –3,85 cal/cm3. A valores más altos de la relación CH2:COO, la interacción y, en consecuencia, comienza a mostrar inmiscibilidad. Se ha informado para mezclas de PVC/PEST alifáticas que la inmiscibilidad a un alto contenido de carbonilo puede deberse a un equilibrio desfavorable de interacciones intramoleculares que ocurren principalmente entre los grupos metileno y carbonilo. En la región inmiscible, debido a la falta de interacciones favorables, los efectos de entropía, como el efecto de volumen libre desfavorable, deberían volverse más prominentes, que no se consideraron en absoluto en el cálculo. La tendencia de los parámetros de interacción de la simulación de dinámica molecular está generalmente de acuerdo con los del método cuasiquímico de Guggenheim modificado, excepto que el mínimo del valor B se ubica en un valor CH2: COO de 3. Coleman y colaboradores utilizó un método de parámetro de solubilidad, modificado con un término añadido para dar cuenta de la presencia de interacciones intermoleculares favorables en mezclas de polímeros. Para una mezcla de PVC/PEST alifático, la miscibilidad óptima se encuentra en una relación CH2:COO de 3,5. En el marco de la guía de miscibilidad que sugirieron, la miscibilidad depende del equilibrio entre las interacciones fuertes favorables, como los enlaces de hidrógeno, y las interacciones físicas, que en general son desfavorables. Experimentalmente, la miscibilidad máxima mediante el método de depresión del punto de fusión se sitúa alrededor de la relación CH2:COO de 7. Riedl y colaboradores han informado que para el estudio termodinámico de este sistema mediante cromatografía de gases en fase inversa a 100°C, los valores de B dependen de la relación metileno: carbonilo, alcanzando un valor mínimo de 5, que corresponde a mezclas de PVC/poli ε-caprolactona (PCL). La posición que ocupa el PCL en la serie PEST alifática justifica el gran número de estudios que se refieren al sistema PVC/PCL. A partir de estos estudios, se ha descubierto que el sistema de mezcla es miscible, en estado amorfo o fundido, en todo el intervalo de composición de 10 a 90% en peso de PCL. Estos estudios también han demostrado que algo de PCL se vuelve cristalino tras la solidificación en mezclas con 40 a 50% en peso o más de PCL presente. Por tanto, las mezclas de PVC/PCL que tienen menos del 40% en peso de PCL son homogéneas, dada la compatibilidad total de los componentes del sistema. En este tipo de mezcla, el PCL actúa como plastificante macromolecular. Las mezclas en las que la proporción de componentes PEST supera el 40% en peso tienen una estructura compleja, constituida por una mezcla de mezcla homogénea de PVC/PCL, con estructura amorfa, asociada a dominios cristalinos y amorfos de PCL. El PVC se excluye de los cristalitos de PCL, pero permanece en las áreas intersticiales de los materiales semicristalinos. La proporción de dominios cristalinos, la forma y el tamaño de los cristalitos de PCL de mezclas de PVC/PCL que tienen más del 40% en peso de PCL depende del peso molecular de los componentes, la proporción real de componente PEST en la mezcla, del método que obtiene la mezcla, tratamiento térmico y estrés mecánico que sufre la mezcla. Las mezclas obtenidas por fundición en solución exhiben un mayor grado de cristalinidad que las obtenidas por fusión. Las películas estiradas tienen un mayor grado de cristalinidad que las películas no estiradas. El estiramiento implica principalmente la transformación estructural de PCL cristalino de laminillas a microfibrillas. En solución, se encontró que el PVC y el PCL son compatibles en todo el rango de composición. Las características de las soluciones que contienen mezclas de PVC/PCL dependen de la naturaleza del disolvente. Las mezclas de PVC/PCL se pueden preparar fácilmente mediante un proceso de composición en caliente. Las composiciones son productos plastificados, transparentes y flexibles. El PVC destruye parcialmente la cristalinidad del PCL. Por tanto, las mezclas de dos polímeros rígidos se convierten en composiciones blandas y maleables. Sin embargo, a un alto contenido de PCL (> 40% en peso), las mezclas se vuelven translúcidas y más rígidas debido a que transcurre la cristalización de PCL en el tiempo. Este efecto depende de la composición de la mezcla. Aunque en muchas mezclas basadas en PVC, los poliésteres alifáticos operan como plastificantes macromoleculares, la literatura ofrece pocos estudios que muestren claramente la influencia de dichos plastificantes en las propiedades de la mezcla. Todas las mezclas de adipato de PVC/polineopentilglicol son transparentes y muestran una Tg. La claridad óptica de las mezclas y la existencia de una Tg dependiente de la composición fueron evidencia de que el adipato de polineopentilglicol es miscible con PVC. Todas las mezclas permanecieron transparentes cuando se calentaron a 220°C. El adipato de polineopentilglicol, añadido en proporciones del 5% en peso a las composiciones de PVC, también actúa como estabilizador térmico. El mismo efecto se registró para la mezcla de sebacato de PVC/politetrametileno con una pequeña proporción de poliéster alifático. Para mezclas de PVC / adipato de polietileno, se encontró que a proporciones reducidas de componente poliéster, también se establece una mejora de la estabilidad térmica. Sin embargo, en una gama más amplia de composición de la mezcla, los resultados del análisis termogravimétrico muestran un comportamiento complejo, con la estabilización inicial del polímero, observada con contenidos de adipato de polietileno más bajos, siendo reemplazada por una desestabilización marcada con un contenido de poliéster más alto. Se estudiaron la amortiguación acústica del copolímero en bloque de PVC/tereftalato de politetrametileno-politetrametilen éter glicol tereftalato. Este éster de poliéter segmentado TPC-ET es un copolímero de bloque con segmentos duros de tetrametilen tereftalato cristalizable y segmentos blandos de politetrametilen éter glicol tereftalato. Los estudios mecánicos dinámicos indicaron que las mezclas que contenían entre un 25 y un 50% en peso de TPC-ET eran completamente miscibles, se observó un único punto de transición vítrea; pero, a medida que el nivel de TPC-ET se incrementó a 60 y 65% ​​en peso, se hace evidente un hombro en el lado de baja temperatura del pico de transición vítrea. Finalmente, al 80% en peso de TPC-ET, se observaron dos picos, lo que indica la inmiscibilidad de la mezcla. Se encontró que la Tg de las mezclas de PVC/TPC-ET disminuía con la cantidad de TPC-ET añadida. Las mezclas de PVC/TPC-ET se utilizan en la fabricación de mangueras flexibles y aislamiento de cables eléctricos. Las mezclas de PVC/polietilenglicol glutarato-politetrametilenglicol tereftalato de copoliéster en bloque han enfatizado la buena resistencia al impacto y procesabilidad de estos materiales. Las mezclas con más del 4% en peso de este copolímero de bloques también tienen una alta estabilidad térmica. Los copoliésteres de tereftalato de polietileno - caprolactona son miscibles con PVC solo si el contenido de tereftalato de polietileno (PET) está entre 35 y 44% en peso [108]. Las mezclas de PVC con poliéster alifático - copolímero en bloque de poliéster aromático, con estructuras físicamente reticuladas y temperatura de servicio de 125°C, resultaron útiles para fabricar aislamientos resistentes al calor para cables eléctricos. Las mezclas de PVC con copolímeros semiaromáticos obtenidos por reacción de PET con polibutilenglicol y 1,4-butanodiol son homogéneas y tienen buenas propiedades de impacto a baja temperatura. Entre los poliésteres termoplásticos, se informó que los copolímeros en bloque de tereftalato de polibutileno (PBT)-óxido de politetrametileno (PTMO) exhibían compatibilidad parcial con el PVC a temperatura ambiente y, de hecho, se han clasificado como plastificantes permanentes de PVC. Se atribuyó la miscibilidad al segmento blando, sin aclarar el grupo específico que la causa. Se atribuyó compatibilidad al potencial aceptor de protones del éster carbonilo del segmento PBT por analogía con otras mezclas miscibles de poliéster y PVC. Las mezclas de PVC y PBT - copolímeros de bloques de politetrahidrofurano (PTHF) exhiben miscibilidad al menos parcial. Estos copolímeros de bloque son excelentes plastificantes permanentes para su uso en aplicaciones plastificadas más exigentes. Estos incluyen los ejemplos citados anteriormente para el PVC plastificado con especial énfasis en los componentes del calzado, donde la resistencia a la abrasión es importante. Se han utilizado mezclas de copolímeros de PVC/PBT - PTHF en camisas de mangueras de insecticidas agrícolas para obtener una mejor flexibilidad a bajas temperaturas y resistencia a la abrasión que el PVC plastificado típico. Estas mezclas se han utilizado en tapicería interior de automóviles, películas para envasado de alimentos, revestimientos de paredes, suelos y revestimientos de cables y alambres. El copolímero de bloque PBT - PTHF también se utiliza como plastificante permanente para PVC con mejor estabilidad térmica, mejor liberación de los rodillos de procesamiento cromados altamente pulidos y la capacidad de utilizar tornillos de mezcla de mayor cizallamiento en el procesamiento de extrusión. La adición de una cantidad relativamente pequeña de tereftalato de polipropileno ha mejorado la procesabilidad, la resistencia térmica, a la irradiación y al impacto en comparación con la del PVC puro.