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Química de la mezcla de caucho / plástico
Las mezclas de TPO de caucho EPDM y plástico de polipropileno son los TPE de mezcla de caucho / plástico más comúnmente utilizados. La química de las dos fases individuales es una química olefínica similar que tiene una cadena principal saturada. Esta columna vertebral saturada proporciona resistencia al ataque oxidativo, por lo que los TPO exhiben una excelente resistencia al envejecimiento. La resistencia a los fluidos de hidrocarburos de EPDM es baja, por lo que los TPO tienen una capacidad limitada para usarse en contacto con aceites, solventes de hidrocarburos y combustibles. La resistencia al agua y a las soluciones acuosas es excelente. La mayoría de los TPO comerciales se componen para lograr un costo más bajo y se les agrega aceite plastificante y rellenos para proporcionar las propiedades deseadas. Muchos TPO comerciales también están parcialmente reticulados. Históricamente, el agente de reticulación común es el peróxido. La reticulación mejora la tenacidad, las propiedades de tracción y la resistencia a los fluidos de un TPO. Los TPO se pueden combinar para que sean suaves y flexibles. Los TPO compuestos están sujetos a extracción de aceite en muchos disolventes. La mezcla de NBR / PVC tiene una química polar para ambas fases. NBR es un copolímero de butadieno y acrilonitrilo. El acrilonitrilo deja una funcionalidad de grupo nitrilo muy polar anexada a la cadena principal. El butadieno deja una gran insaturación residual en la cadena principal del polímero. Por lo tanto, el NBR está sujeto a oxidación al igual que los otros cauchos a base de dieno. El grupo funcional nitrilo se puede variar en NBR para aumentar la polaridad y la resistencia a los fluidos de hidrocarburos, aceites y combustibles. Sin embargo, sin una reticulación completa, la resistencia es inferior a la que se encuentra en un compuesto de NBR termoendurecible. El PVC tiene la funcionalidad de cloro a lo largo de la columna vertebral, lo que agrega polaridad y también la fase plástica. El punto de fusión relativamente bajo del PVC limita la temperatura de uso superior de esta mezcla de TPE. El PVC tiene una resistencia al envejecimiento relativamente buena en comparación con los cauchos a base de hidrocarburos insaturados, pero la fase NBR será el punto débil atacado por el oxígeno durante el envejecimiento por calor. El NBR hidrogenado (HNBR) se usa en algunas de las mezclas de NBR / PVC para lograr un esqueleto saturado en la fase de caucho NBR. No quedan dobles enlaces residuales en el esqueleto de la cadena HNBR, lo que elimina los sitios que son más susceptibles al ataque de oxígeno. Esto aumenta drásticamente la resistencia al envejecimiento del HNBR. Las mezclas de HNBR / PVC alcanzan el rango de rendimiento de envejecimiento observado en las mezclas de EPDM / PP pero con una resistencia a los fluidos mucho mejor, aunque todavía tienen una temperatura máxima de uso más baja debido al punto de fusión más bajo del PVC. La hidrogenación de NBR agrega un gasto significativamente mayor a estas mezclas de HNBR / PVC.
SBC como materiales compuestos
En aplicaciones de elastómeros, SEBS nunca se usa solo; siempre se combina para mejorar la procesabilidad y el rendimiento del producto y reducir el costo del producto. PP, aceite parafínico y rellenos constituyen la mayor parte de un compuesto elastómero SEBS. En aplicaciones de elastómeros, el SEBS de alto peso molecular se extiende con 200 a más de 400 phr de aceite parafínico. En ciertas aplicaciones de gel de aceite, la concentración de SEBS es tan baja como 5% en peso. El aceite contribuye a la procesabilidad del compuesto y reduce el costo sin sacrificar la temperatura superior de servicio del elastómero. El aceite parafínico se elige para hinchar selectivamente la fase de caucho continua, dejando los dominios de PS discretos relativamente sin plastificar, manteniendo así la integridad de estas reticulaciones virtuales a la temperatura de servicio superior del elastómero. El MW de los bloques terminales de PS es lo suficientemente alto para evitar una plastificación significativa por el aceite parafínico y para proporcionar suficiente incompatibilidad con la fase de caucho para equilibrar las propiedades elásticas de TPE (mejor con mayor incompatibilidad de fase) con procesabilidad (mejor con mayor compatibilidad de fase). Debido a que SEBS se produce por hidrogenación selectiva en la solución de los bloques intermedios de caucho con alto contenido de vinil butadieno en SBS , la distribución estrecha de MWD de los bloques de plástico y caucho en SBS (sintetizados por polimerización aniónica) se mantiene en SEBS. Por tanto, se puede esperar una estructura de red de caucho verdaderamente uniforme hinchada en aceite parafínico para SEBS debido a la posible reorganización (a temperatura elevada) en los dominios PS. La presencia de una red de caucho uniformemente entrelazada y el bajo volumen de interfase (debido a la incompatibilidad de la fase de caucho y PS, la interfase retendría menos aceite que la fase de caucho) esperado en SEBS de alto peso molecular explicaría la gran capacidad de retención de aceite de este material. Las cadenas de polímero de caucho pueden verse como rodeadas por un "tubo" de aceite, donde las moléculas de aceite generalmente están restringidas para moverse dentro del tubo pero pueden cruzarse entre los tubos. La absorción de aceite por SEBS es impulsada por la entropía configuracional ganada por el aceite, que supera la entropía conformacional perdida al estirar los segmentos de caucho. Puede haber alguna disminución de la energía interna del sistema debido a la adopción de conformaciones de baja energía por los segmentos de caucho. También puede haber una atracción entálpica limitada entre el aceite y el caucho. El caucho y el aceite son apolares; por lo tanto, no se espera una orientación preferida alrededor de la molécula de caucho para el aceite con el fin de mantener la atracción entálpica esperada, minimizando así la pérdida de entropía del aceite. La viscosidad de SEBS cae cuando se plastifica con aceite, pero no hay un aumento de mezcla de fases en la "masa fundida". La viscosidad aparente se reduce debido a la reducción de las fuerzas de fricción entre la fase de caucho (cuando se hincha en aceite) y la pared del reómetro capilar. Esta fricción no se ve muy afectada por la velocidad de cizallamiento o la temperatura, por lo que la viscosidad aparente varía inversamente con la velocidad de cizallamiento y es casi independiente de la temperatura. El flujo de SEBS se describe mejor por el flujo de tapón resultante del deslizamiento de la pared. Se requiere la presencia tanto de PP como de aceite parafínico para una mejora espectacular en la procesabilidad de un compuesto de SEBS. El PP fundido forma el medio viscoso que permite el transporte rápido del SEBS bifásico durante el procesamiento. El aceite en el SEBS se divide entre las fases SEBS y PP (el PP fundido es miscible con aceite parafínico), reduciendo así la viscosidad del PP fundido y aumentando su volumen, lo que se traduce en una mejor procesabilidad del fundido del compuesto SEBS. Al enfriar, el PP fundido cristaliza y el aceite rechazado de la fase cristalina se divide entre las fases SEBS y PP amorfo. Al enfriarse, el compuesto de SEBS se "endurece" rápidamente debido a la cristalización de la fase de PP, lo que permite un tiempo de ciclo rápido en la fabricación del producto final.
En sus diversos usos finales, estos polímeros siempre se combinan con grandes cantidades de ingredientes como otros polímeros, aceites, resinas y cargas. En la mayoría de sus aplicaciones, el copolímero de bloque estirénico comprende menos del 50% del producto final. La composición cambia significativamente muchas propiedades (p. Ej., Solubilidad). Así, aunque los elastómeros termoplásticos estirénicos puros son completamente solubles en disolventes como el tolueno, los productos compuestos que contienen polímeros insolubles (por ejemplo, polipropileno). Las propiedades de los productos compuestos producidos a partir de elastómeros termoplásticos estirénicos cubren un rango excepcionalmente amplio y, por lo tanto, sus aplicaciones son más variadas que las de los otros elastómeros termoplásticos. Para el moldeo por inyección, extrusión, etc. (es decir, procesamiento en equipos termoplásticos convencionales), la mayoría de los usuarios finales prefieren comprar productos pre-compuestos, y se han desarrollado calidades para los diversos usos finales especializados. Los productos basados en SB-S suelen estar compuestos de poliestireno (o resinas estirénicas), aceites de hidrocarburos y cargas. La mayor aplicación de estos compuestos basados en S-B-S es en el calzado. Al variar las proporciones de poliestireno, aceite y relleno, se han desarrollado compuestos para aplicaciones que van desde botas de trabajo hasta zapatillas. En compuestos basados en SEB-S, el polipropileno a menudo reemplaza al poliestireno. Este polímero brinda una mejor resistencia a los solventes y aumenta la temperatura de servicio superior. Las aplicaciones típicas incluyen aislamiento de cables y alambres y artículos automotrices y farmacéuticos. Procesando de estos productos compuestos es simple. Por lo general, los compuestos basados en copolímeros de bloque S-B-S se procesan en condiciones adecuadas para el poliestireno, mientras que los basados en copolímeros de bloque S-EB-S son procesado en condiciones adecuadas para polipropileno. El sobremoldeo sobre metal o termoplásticos convencionales es un uso final significativo para estos y otros elastómeros termoplásticos. Los productos finales incluyen mangos de goma para cuchillos, bolígrafos, cepillos de dientes, etc. En general, los elastómeros termoplásticos se adhieren bien cuando se sobremoldean en termoplásticos de tipos similares.
Termoplásticos estirénicos es en adhesivos
Otra aplicación importante de los cauchos termoplásticos estirénicos es en adhesivos, selladores y revestimientos. Las resinas adhesivas y de refuerzo se usan para lograr un equilibrio deseable de propiedades. También se pueden agregar aceites y rellenos. Estos adhesivos y selladores se pueden aplicar a partir de disolventes o como termofusibles.