Mezclas de ABS
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Mezclas de ABS
Entre las resinas estirénicas, ABS disfruta de una posición única de ser considerado un termoplástico de ingeniería debido a sus características clave de rendimiento, a saber. alta resistencia al impacto, resistencia a los disolventes y resistencia al calor moderada. Debido a su costo relativamente bajo, el ABS puede cerrar la brecha entre los plásticos básicos y los termoplásticos de ingeniería de mayor precio. Casi 700 kton/año de ABS se producen actualmente en los EE.UU. con un estimado de 20 kton/año de toneladas métricas utilizadas en las mezclas y aleaciones. El ABS en sí es un sistema polimérico de dos fases con una fase de caucho de polibutadieno finamente dispersa (0,1 a 1 µm) incrustada en una matriz continua de copolímero SAN. La fase de caucho se injerta químicamente al SAN durante la polimerización del ABS. Como se mencionó anteriormente, el ABS se produce comercialmente mediante la polimerización por radicales libres de una mezcla de monómero de estireno / acrilonitrilo (generalmente una relación en peso de 3:1) en presencia de polibutadieno (de alto contenido en 'cis') que se agrega como una solución (aprox. 10%) en el proceso de polimerización en masa o como semilla de látex durante la polimerización en emulsión (30-60% de caucho). El ABS de grado de emulsión generalmente se mezcla con copolímero SAN virgen para producir un ABS con el nivel deseado de caucho (10 a 25%). La resistencia al impacto, el módulo, la resistencia a la tracción, la procesabilidad y el brillo de la superficie del ABS dependen del contenido de caucho y de su tamaño y distribución de partículas que está determinado por el proceso de polimerización y sus condiciones. Los grados de ABS con alto contenido de caucho (25 a 50% de caucho) se pueden fabricar solo mediante un proceso de emulsión y tales resinas. Se emplean a menudo para combinar con otras resinas termoplásticas más económicas como el cloruro de polivinilo (PVC) para la modificación del impacto. El proceso de polimerización a granel (continuo o en suspensión) produce grados de ABS de bajo brillo y impacto medio. Si bien las resinas ABS estándar, que contienen de un 10 a un 25% de caucho de polibutadieno, tienen de hecho una amplia gama de propiedades de ingeniería útiles, es posible ampliar y mejorar estas propiedades para ciertas aplicaciones de nicho mediante la mezcla con otros polímeros. Por ejemplo, la mezcla con PVC puede mejorar el retardo de llama del ABS a bajo costo. La combinación con resinas de ingeniería de Tg tan altas como el policarbonato y la polisulfona puede mejorar las temperaturas de distorsión por calor. Por otro lado, el uso de ABS en mezclas con otras resinas puede traer las ventajas de bajo costo, resistencia al impacto mejorada y procesabilidad. Estos se discutirán con los siguientes ejemplos de mezclas.
ABS con alta resistencia al calor
El ABS con alta resistencia al calor se basa en la mezcla de copolímeros de α-mS/acrilonitrilo y estireno/acrilonitrilo en composiciones azeotrópicas de 69:31 y 76:24 de (α-mS): acrilonitrilo y estireno: acrilonitrilo, respectivamente. Las mezclas de ABS aumentan el HDT entre 10 y 20°C por encima del requerido para el ABS. La aplicación de estas mezclas incluye la exposición a agua hirviendo a corto plazo, el procesamiento de piezas que requieren operaciones de acabado a alta temperatura y electrodomésticos como lavadoras, sartenes, etc.
SBS / SEBS se mezcla con resinas básicas de vinilo
En la mayoría de las mezclas con polímeros vinílicos, la función de SBS es principalmente la de un modificador de impacto. Sin embargo, se sabe que su adición impone una morfología interna estable, uno de los atributos de un compatibilizador. Por ejemplo, en las solicitudes de patente de Asahi de 1967, se mezcló cloruro de polivinilo (PVC) con ABS y SBS para mejorar la procesabilidad y la resistencia al impacto. En la solicitud de patente de 1982, se encontró que las mezclas de PVC con etileno-acetato de vinilo (EVAc) y SBS tienen excelente procesabilidad, transparencia, estabilidad térmica, resistencia a la intemperie, flexibilidad a bajas temperaturas y resistencia al bloqueo. En 1980 se desarrollaron mezclas que comprenden ABS con PP y SBS en una proporción de 100:10:5. Los materiales mostraron buena resistencia al impacto y resistencia a los productos químicos. Las mezclas de SBS con PS y copolímeros de etileno-acetato de vinilo tienen una historia larga e interesante. En 1971, se solicitó una patente sobre mezclas de polímeros que comprendían 7% en peso de PS con 13-20% en peso de EVAc y 5-10% en peso de SBS. Se informó que las aleaciones tenían buena resistencia al impacto y a la tracción. En 1983, se patentó mezclas que comprendían 40-80wt% SBS y 15-60% en peso de EVAc (con un contenido de acetato de vinilo del 22-33% e índice de fusión <0,6). Los materiales resultaron particularmente útiles para fabricar películas (30-150 micron de espesor) que tienen buena resistencia a la tracción y elasticidad. Las propiedades tales como elasticidad, resistencia a la tracción y reducción de la acumulación de troquel de estas mezclas se pueden mejorar mediante la adición de pequeñas cantidades de poliestireno, ID-45% en peso de PS. La resistencia a la tracción de las películas poliméricas que contienen SB, EVAc y PS se puede incrementar más reemplazando una parte del EVAc con un polialqueno que tiene baja cristalinidad. Por lo tanto, las aleaciones útiles para la fabricación de películas elastoméricas se prepararon a partir de 10-45% en peso de PS, 5-20% en peso de LLDPE o ULDPE con cristalinidad por debajo del 60%, 40-80% en peso de SBS (que tiene un peso molecular de 170 kg/mol, contenido de estireno de aproximadamente 32%, y que comprende aproximadamente 33% en peso de aceite), y 5-20% en peso, EVAc (que contiene 12-32%, preferiblemente 28%, VAc). La adición de PO aumenta la resistencia a la tracción en un 5-20%, sin reducir la elasticidad. Así, en un lapso de 9 años se duplicó el número de componentes de las mezclas formuladas para la producción de películas elásticas.
Estirénicos
La función de SBS o SEBS en las mezclas de estireno es doble: se pueden incorporar para introducir la cantidad deseada de fase elastomérica bien dispersa, es decir, como modificadores de impacto, o pueden servir como compatibilizadores, especialmente eficaces entre partes estirénicas y alquenicas en una mezcla. A continuación se pueden encontrar varios ejemplos de estas aplicaciones. La combinación de HIPS con 12,5% en peso de SBS daba como resultado una mejora sustancial de las propiedades mecánicas. Hay mezclas que comprenden PS con 12,5% en peso de polibutadieno, compatibilizadas mediante la adición de 12,5% en peso de copolímero de bloques SBS. Según la patente, las aleaciones PS/PB/SBS mostraron una mejor resistencia al impacto que HIPS. Las mezclas de HIPS con polietileno de alta densidad, 45% en peso de HDPE y 10% en peso de SEBS se obtiene materiales con alta resistencia al impacto. Las mezclas de poli-p-metilestireno (PpMS) con SBS como adecuadas para su uso en la industria del embalaje. Estas aleaciones tenían buenas propiedades mecánicas y claridad óptica. Al año siguiente, Uniroyal desarrolló un nuevo tipo de ABS, mal etiquetado como SAN copolímero de estireno-acrilonitrilo de alto impacto, injertando acrilonitrilo en SEBS y luego mezclándolo con SAN. El mismo año, una declaración de una Universidad describió un uso interesante de las propiedades intrínsecas de SEBS. Se obtuvieron redes de polímeros interpenetrantes termoplásticos (IPN) con propiedades mecánicas superiores disolviendo 50% en peso de SEBS con 44,5% en peso de estireno, 5% en peso de ácido metacrílico y 0,5% en peso de isopreno, luego polimerizando la solución. En 1982, la tecnología IPN para producir mezclas eléctricamente conductoras que comprendendia copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVAc) y negro de humo (CB). En 1980, se obtuvieron aleaciones transparentes de alto impacto mezclando PS con (SB)n y polibutadieno injertado con estireno (SBR). Se obtuvo una mejor mejora de las propiedades utilizando dos grados diferentes de copolímeros de bloque, con diferente MW y composición. De manera similar, HIPS se mezcló con un copolímero de bloques SB. Las patentes posteriores publicadas el mismo año especificaban el contenido de caucho y el tamaño de las partículas de ambos componentes de la mezcla. Se obtuvieron buena transparencia, resistencia a la flexión, a la tracción y al impacto En 1984, la sustitución del copolímero de tres bloques de estireno-butadieno-estireno (SBS) por copolímeros que contienen una secuencia aleatoria de estireno-butadieno cónico da como resultado mezclas con un rendimiento mecánico mejorado. Así, mezclas de 5-95% en peso de PS con copolímeros de bloque AXBXA o (AXB) n (donde A = bloque de estireno, B = bloque de butadieno y X = secuencia cónica AB), se encontró que dan molduras con excelente resistencia al impacto y transparencia. En 1985, los copolímeros de bloque de estireno-butadieno-estireno modificados terminalmente que, cuando se mezclaban con otras resinas, proporcionaban interesantes conjuntos de propiedades. El método implicó la unión de una variedad de grupos, tales como ácido, amino, imido, etc. Por ejemplo, 2-98% en peso de tal SBS se mezcló con 98-2% en peso de una mezcla que comprende resina reticulante absorbente de agua (p. copolímero de ácido metacrílico y un monómero de vinilo con un grupo de metal alcalino) y un polímero polar (por ejemplo, PA, PEST, TPU, POM, PVA, PC, PSF, PPE, PPS o PVC). Estas mezclas son útiles como materiales que se hinchan por el agua, como los materiales para detener el agua, en la ingeniería civil y la construcción porque absorben agua y se expanden. Las mezclas podrían adoptarse fácilmente para aplicaciones adhesivas o como base para materiales electroconductores. De manera similar, se mezcló SBS con grupos amino o imido terminales con 5-95% en peso de estireno, Mn = 5-1000 kg/mol, para dar materiales con excelente pegajosidad, adhesividad y resistencia a la fluencia. En 1987, las mezclas transparentes, resistentes al impacto y al rubor. Estos se obtuvieron combinando LLDPE con SEBS. Los materiales se prepararon usando 30-82% en peso de un copolímero de estireno-metacrilato de metilo quebradizo, MBS 30, 3-50% en peso de copolímero SB cónico gomoso (43% en peso de estireno) y 15-67% en peso de copolímero tribloque 5BS dúctil (7% en peso de estireno). Las aleaciones mostraban una turbidez extremadamente baja y una buena resistencia al impacto, lo que las hacía adecuadas como reemplazo del vidrio de cristal (o plomo), por ejemplo, en vasos de patio.