Lubricantes - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

Los ácidos grasos tienden a ser incompatibles y, por lo tanto, insolubles en el hidrocarburo del caucho y, en consecuencia, pueden migrar a la superficie del caucho sin curar para formar una flor. Esto será perjudicial para la capacidad de adherencia del componente y puede provocar problemas de ensamblaje en la línea descendente. Esto ha llevado al desarrollo de ésteres de ácidos grasos, amidas de ácidos grasos y jabones metálicos que son solubles en caucho y minimizan la formación de brotes. Los ésteres de ácidos grasos se producen mediante la reacción de ácidos grasos con varios alcoholes. Además de buenos efectos lubricantes, promueven la humectación y dispersión de los materiales compuestos. Las longitudes de la cadena de carbono de los componentes ácido y alcohol varían entre C16 y C34. Los jabones metálicos se producen mediante la reacción de sales de ácidos grasos solubles en agua con sales metálicas (por ejemplo, ZnCl2) en una solución acuosa (proceso de precipitación). Los jabones metálicos también se obtienen mediante una reacción directa de ácido graso con óxido, hidróxido o carbonato metálico. Los jabones metálicos más importantes son los jabones de zinc y calcio, siendo los jabones de zinc los que tienen la mayor cuota de mercado. Debido a que los jabones de calcio tienen menos influencia sobre la reacción de reticulación y el tiempo de quemado, en la mayoría de los casos, se usan en compuestos basados ​​en elastómeros que contienen halógeno como CR o halobutilo. Los jabones metálicos se basan principalmente en ácidos grasos C16 - C18. Debido a la mejor solubilidad en el caucho y los puntos de fusión más bajos, los lubricantes modernos contienen frecuentemente sales de ácidos grasos insaturados. Cuando hay de 2 a 5 phr de un jabón metálico en un compuesto, el nivel de ácido esteárico debe reducirse a 1 phr para minimizar la floración. El jabón más conocido, el estearato de zinc, también se usa como agente espolvoreador para losas sin curar a base de cauchos no polares. Debido a su alta cristalinidad, la compatibilidad del estearato de zinc suele ser limitada. Puede producirse una floración, lo que puede provocar la separación de las capas en los artículos ensamblados. En general, los jabones metálicos también son buenos agentes humectantes. Bajo la influencia de velocidades de cizallamiento más altas, promueven el flujo del compuesto, pero sin cizallamiento, la viscosidad permanece alta (resistencia en verde). Las mezclas de sales de zinc basadas en ácidos carboxílicos alifáticos y aromáticos son activadores del curado, retrasando fuertemente la reversión de los compuestos NR. El efecto es más pronunciado en sistemas semi-EV. Los alcoholes grasos se obtienen por reducción de ácidos grasos. Los alcoholes grasos puros rara vez se utilizan como aditivos de procesamiento para compuestos de caucho debido a su solubilidad muy limitada. Actúan como lubricantes internos y reducen la viscosidad. Las amidas de ácidos grasos son productos de reacción de ácidos grasos o sus ésteres con amoniaco o aminas. Todos los productos de este grupo reducen la seguridad contra quemaduras, lo que debe tenerse en cuenta en el desarrollo de compuestos. Las organosiliconas son relativamente nuevas en la gama de lubricantes. Se producen por condensación de derivados de ácidos grasos con siliconas y combinan una buena compatibilidad a través del componente orgánico con las excelentes propiedades lubricantes y de liberación de las siliconas. Dependiendo de su estructura, se pueden adaptar a elastómeros estándar o especiales. Tienen una alta estabilidad térmica. Debido a su alta compatibilidad, las organosiliconas no son propensas a una adhesión reducida, deslaminación o contaminación general, que generalmente se asocian con la presencia de siliconas en una fábrica de caucho. Mejoran significativamente el calandrado y el desmoldeo y reducen el ensuciamiento del molde en polímeros críticos como el copolímero de óxido de etileno y epiclorhidrina (ECO) o fluoropolímeros como FKM. Las ceras de polietileno y polipropileno de bajo peso molecular se dispersan fácilmente en caucho natural y cauchos sintéticos. Actúan como lubricantes y agentes de liberación. En particular, mejoran la extrusión y el calandrado de compuestos secos y reducen la pegajosidad de compuestos de baja viscosidad. Su compatibilidad con cauchos polares como el policloropreno o el copolímero de acrilonitrilo-butadieno (NBR) es limitada. Esto puede provocar problemas de adhesión y tejido cuando se utilizan niveles de dosificación más altos. Propiedades y modo de acción de los lubricantes Los principales efectos positivos que se pueden lograr en varias etapas de procesamiento mediante el uso de lubricantes. Una clasificación estricta de los productos en lubricantes internos y externos es difícil, porque prácticamente todos los lubricantes para compuestos de caucho combinan efectos lubricantes internos y externos. Esto depende no solo de su estructura química, sino también del polímero específico en el que se utilizan. En general, la solubilidad en el elastómero es el factor determinante. Un aditivo de procesamiento que actúa predominantemente como lubricante interno servirá principalmente como un modificador de la viscosidad a granel y mejorará la dispersión del relleno. El comportamiento de deslizamiento se ve afectado solo en menor medida. Un lubricante con acción predominantemente externa mejorará en gran medida el deslizamiento y reducirá la fricción entre el elastómero y las superficies metálicas del equipo de procesamiento. Su influencia sobre la viscosidad del compuesto es marginal. La dispersión del relleno se puede mejorar mediante la acumulación en la interfaz entre el elastómero y el relleno. Sin embargo, niveles de dosificación más altos pueden provocar una "lubricación excesiva" (concentración excesiva) y la consiguiente floración. La lubricación se logra mediante una reducción de la fricción. En la fase inicial de adición, el lubricante reviste el elastómero y posiblemente otros materiales de composición, y se reduce la fricción contra las partes metálicas del equipo de procesamiento. Con el aumento de temperatura, el lubricante comienza a fundirse y se incorpora a la matriz mediante la acción de cizallamiento del mezclador. La velocidad y el grado de incorporación del lubricante en un elastómero se determinan por su punto de fusión, viscosidad de fusión y solubilidad. Estos factores dependen de su estructura química y polaridad. Los criterios químicos para la eficacia de los lubricantes orgánicos son la longitud de la cadena de hidrocarburos, el grado de ramificación, la insaturación y la estructura y polaridad de los grupos terminales. La acción de los lubricantes a base de ácidos grasos se ha explicado mediante la teoría de las micelas de la química de los tensioactivos.