Termoplasticos vs TPEs - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

En general, se considera que los elastómeros y los plásticos son tipos de materiales significativamente diferentes. Los requisitos mecánicos y funcionales de las piezas hechas de estos materiales son bastante diferentes. No pueden ser usados ​​indistintamente. Además, los métodos para la fabricación de plásticos y elastómeros convencionales en partes utilizables son generalmente muy diferentes. Los cauchos y elastómeros preponderantes (vulcanizables) son materiales termoestables, que requieren calor para el proceso de vulcanización, que desarrolla una red molecular de enlaces cruzados entre las cadenas de la estructura del polímero. Los plásticos predominantes (los tipos de termoplásticos) requieren calor solo para el flujo en el procesamiento,  los materiales plásticos se usan frecuentemente con relativamente pocos ingredientes agregados (o compuestos) por el fabricante de las partes de uso final. Los plásticos rígidos se utilizan porque pueden soportar el estrés sin mayor deformación o deformación, mientras que los materiales elastoméricos suaves se usan porque pueden deformarse fácilmente mediante la aplicación de pequeñas cantidades de esfuerzo. Sin embargo, las curvas de tensión-deformación de muchos elastómeros y plásticos son muy similares. La mayoría de los plásticos y elastómeros comprenden largas cadenas de uno o más tipos de unidades monoméricas enlazadas. De hecho, muchos de los mismos monómeros se encuentran tanto en polímeros termoplásticos como en elastómeros, por ejemplo, estireno, acrilonitrilo, etileno, propileno y ésteres de acrilato. Por la similitudes químicas entre elastómeros y plásticos, estos materiales son susceptibles a muchos de los mismos tipos de ataque químico. Por lo tanto, muchos de los mismos principios de selección de materiales entran en juego tanto para los plásticos como para los elastómeros.

La tecnología de la fabricación de piezas de goma, requiere una extensa composición. Una receta típica contiene polímero elastomérico, agente de relleno, antidegradantes, plastificante, agente de procesamiento o flujo, agente de vulcanización, acelerador de vulcanización, activadores de vulcanización, etc. Además de la selección del polímero (o mezcla de polímeros), las propiedades del caucho vulcanizado dependen en gran medida de la formulación del compuesto específico. Los elastómeros convencionales no vulcanizados comprenden moléculas lineales de cadena larga, exactamente igual que los plásticos termoplásticos. Sin embargo, un termoplástico de ingeniería es un sólido rígido a temperatura ambiente, mientras que un elastómero no curado es una goma blanda y flexible. Un termoplástico rígido tiene un alto módulo elástico a temperatura ambiente, mientras que un elastómero tiene un módulo bajo a temperatura ambiente. Estas diferencias entre los módulos de elastómeros y plásticos se deben a diferencias en la movilidad de segmentos moleculares largos. Las moléculas de caucho, a temperatura ambiente, son mucho más móviles que las de los plásticos rígidos. La movilidad molecular segmentaria depende de la capacidad de los átomos de la cadena principal para girar entre sí en los enlaces químicos simples en las cadenas principales moleculares.

Dado que el ángulo entre los enlaces adyacentes es menor que 180° ejemplo ; poli-c is-1,4-butadieno como las rotaciones entre los átomos enlazados permiten la flexión de la cadena y, por lo tanto, el movimiento de segmentos de la cadena polimérica lineal. Tales movimientos, sin embargo, son suprimidos por atracciones intermoleculares y, en cierta medida, por la presencia de cadenas laterales y enredos moleculares físicos. Los efectos de tales factores determinan la temperatura de transición vítrea (Tg) del polímero. Bajo esta temperatura, un plástico no cristalino o un polímero elastomérico es un líquido sobreenfriado y se comporta de muchas maneras como un vidrio rígido. Por encima de esta temperatura, un polímero lineal no cristalino no reticulado puede fluir y ser procesado y fabricado en formas y formas finales. Por encima de esta temperatura, un polímero reticulado tiene propiedades similares al caucho a menos que contenga una cristalinidad significativa. Así, un punto de fusión cristalino (Tm) también puede ser un determinante muy importante para el comportamiento de los materiales poliméricos. El comportamiento de un material termoplástico por encima de su temperatura de transición vítrea depende de su nivel de cristalinidad. A medida que un polímero no cristalino (amorfo) se calienta lentamente desde una temperatura inferior a su Tg, muestra una gran disminución en el módulo a medida que se alcanza la temperatura de transición vítrea. Como uno calienta un plástico semicristalino desde una temperatura por debajo de su Tg, muestra un cambio relativamente pequeño módulo a la temperatura de transición vítrea, seguido por una meseta y luego un módulo decreciente a medida que la temperatura aumenta y se aproxima al punto de fusión cristalino.

Los elastómeros tienen temperaturas de transición vítrea muy por debajo de la temperatura ambiente. Los termoplásticos rígidos tienen temperaturas de transición vítrea que caen en un amplio rango de temperaturas, que van desde abajo a la temperatura ambiente. Sin embargo, si la Tg está por debajo de la temperatura ambiente, el polímero debe ser semicristalino para ser rígido. Si la Tg está muy por encima de la temperatura ambiente, el polímero no cristalino será un polímero vítreo rígido. La presencia de enlaces cruzados en un elastómero curado le da elasticidad y evita que se funda y fluya por encima de su temperatura de transición vítrea. Los elastómeros pueden, y algunos lo hacen, contener pequeñas cantidades de cristalinidad mientras siguen siendo gomosos. Además, algunos elastómeros no cristalinos pueden cristalizar parcialmente durante el estiramiento, y esto puede ser un mecanismo de fortalecimiento, endurecimiento o aumento de la resistencia al desgarro.

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