¿Qué es el TPEs?

Poliestireno, elastómeros termoplásticos, TPS: la polimerización aniónica con, por ejemplo, butilo de litio permite obtener bloques sucesivos de estireno y butadieno y, según sea necesario, de estireno. De esta forma se obtienen dos o tres copolímeros de bloque con formulación TPS-SBS. De manera similar, se pueden producir polímeros del tipo TPS-SIS (I = isopreno). Las características de elasticidad de estos polímeros derivan del hecho de que los segmentos de la cadena de poliestireno se agregan en "dominios" rígidos, mientras que los del polibutadieno se agregan en áreas flexibles del caucho (polímeros bifásicos). Los dominios rígidos actúan como puntos de ramificación físicos, que se disuelven en el rango de temperatura de fusión del PS, formando así una masa fundida termoplásticamente trabajable. Para obtener una mejor resistencia a la oxidación, las cadenas BR o IR se someten a hidrogenación. De esta forma, a partir de los copolímeros tribloque SBS se obtienen los copolímeros tribloque estireno-etilbuteno-estireno TPS-SEBS y de SIS los copolímeros tribloque estireno-etilpropeno-estireno TPS-SEPS. Sin embargo, estos productos son menos elásticos que SBS o SIS. TPS reemplaza perfectamente el caucho vulcanizado, con la ventaja de ser termoplástico trabajable. Se utilizan para la producción de: tubos flexibles, perfiles, artículos sanitarios, suelas en la industria del calzado, aislamiento para cables y revestimientos, elementos fonoabsorbentes en el compartimiento del motor de los vehículos, fuelles fuelles. Los TPS también se utilizan como componente blando en el moldeo por inyección de múltiples componentes blandos y rígidos. Se logra una adhesión de buena a excelente con los siguientes plásticos: PE, PP, PS, ABS, PA, PPO y PBT.

Polimerización tps

La polimerización aniónica con, por ejemplo, butilo de litio permite obtener en sucesión bloques de estireno y butadieno y, según se requiera, de estireno. De esta forma se obtienen dos o tres copolímeros de bloques con formulación TPS-SBS. De manera similar, se pueden producir polímeros del tipo TPS-SIS (I = isopreno). Las características de elasticidad de estos polímeros derivan del hecho de que los segmentos de la cadena de poliestireno se agregan en “dominios” rígidos, mientras que los de polibutadieno se agregan en áreas flexibles del caucho (polímeros de dos fases). Los dominios rígidos actúan como puntos de ramificación físicos, que se disuelven en el rango de temperatura de fusión del PS, formando así una masa fundida termoplásticamente trabajable. Para obtener una mejor resistencia a la oxidación, las cadenas BR o IR se someten a hidrogenación. De esta forma, a partir de los copolímeros tribloque SBS se obtienen los copolímeros tribloque estireno-etilbuteno-estireno TPS-SEBS y a partir del SIS los copolímeros tribloque estireno-etilpropeno-estireno TPS-SEPS. Sin embargo, estos productos son menos elásticos que SBS o SIS. El TPS sustituye perfectamente al caucho vulcanizado, con la ventaja de ser termoplástico viable. Se utilizan para la producción de: tubos flexibles, perfiles, artículos sanitarios, suelas en la industria del calzado, aislamientos para cables y revestimientos, elementos fonoabsorbentes en el compartimento del motor de los vehículos, fuelles de fuelle. Los TPS también se utilizan como componente blando en el moldeo por inyección multicomponente blando y rígido. Se logra una adhesión de buena a excelente con los siguientes plásticos: PE, PP, PS, ABS, PA, PPO y PBT. Al integrar esferas huecas expandibles en el granulado de TPE-SEBS mediante moldeo por inyección y extrusión, es posible obtener espumas con poros diminutos con ρ = 0,5 g/cm3 adecuadas para mangos, ruedas, perfiles.

Copolímeros de bloques estirénicos (TPS o TPE-S)

Los primeros elastómeros termoplásticos comerciales SBC (Copolímero de bloque de estireno-butadieno) que derivaron sus propiedades de una estructura de copolímero de bloque ABA fueron tribloques de poli (estireno-isopreno-estireno) (SIS) y poli (estireno-butadieno-estireno) (SBS) introducidos a mediados de la década de 1960. Las formulaciones preparadas con resina SBC como polímero base ofrecen una combinación única de propiedades como resistencia a la tracción, flexibilidad, pegajosidad, adhesión, etc. y han encontrado amplias aplicaciones en diversos mercados. Las aplicaciones iniciales fueron en suelas de zapatos moldeadas, adhesivos de fusión en caliente y productos de caucho moldeados por inyección. Para ampliar aún más la gama de aplicaciones, estos polímeros se hicieron más estables por hidrogenación del bloque de dieno medio a principios de los años setenta. Los bloques de estireno completamente hidrogenados mostraron una pobre resistencia a los aceites, lo que llevó a la introducción de polímeros con bloques de caucho selectivamente hidrogenados. A través de la hidrogenación selectiva, SBS se convirtió en estireno (etileno-butileno)-estireno (SEBS) y SIS se convirtió en estireno (etileno-propileno)-estireno (SEPS). En la década de 1970, se introdujo una amplia gama de arquitecturas tribloque, dibloque y estrella con contenidos de estireno que van del 10% a más del 70%. Los miembros de esta amplia familia de polímeros que contienen más del 50% de bloques de caucho se conocen genéricamente como elastómeros termoplásticos estirénicos mientras os miembros de esta amplia familia de polímeros que contienen más del 50% de estireno se conocen genéricamente como termoplásticos estirénicos SBC (Copolímero de bloque de estireno-butadieno) y no es un elastomero.

Los elastómeros termoplásticos como TPE's son compuestos basados en SBS,SIS, SEP,SEEPS o SEBS, en su versión química es presente el estireno. Los bloques terminales de estireno proporcionan las propiedades termoplásticas y los bloques intermedios de butadieno proporcionan las propiedades elastoméricas. El poliestireno es un plástico duro resistente, y esto le da a SBS su durabilidad. El polibutadieno es gomoso, y esto le proporciona características de tacto suave del SBS. Además, las cadenas de poliestireno tienden a agruparse. Cuando un grupo de estireno de una molécula de SBS se une a un grupo, y la otra cadena de poliestireno de la misma molécula de SBS se une a otro grupo, los diferentes grupos se unen con cadenas de polibutadieno gomosas. Esto le da al material la capacidad de conservar su forma después de ser estirado.

SEBS es un copolímero de bloques de base de estireno , en el que la fase elastomérica es modificado por hidrogenación. La hidrogenación de un caucho SBS, conduce a la formación de un segmento elastomérico en el que la alternativa unidades de etileno con las unidades de la que butileniche el nombre SEBS. Gracias a la ausencia del doble enlace, SEBS, tienen una excelente resistencia a las oxidacion y se puede agregar con plastificantes y carga. SBS es el material de mayor volumen de TPS producido y se usa comúnmente en calzado, adhesivos y sellos y agarres de especificaciones más bajas, donde la resistencia a los productos químicos y el envejecimiento no son críticos.

Debido a su capacidad para mezclarse con una amplia variedad de materiales, los SBC rara vez se usan solos. En las aplicaciones que se describen a continuación, es inusual que un SBC represente más del 50% de un producto. Debido a su baja polaridad, los SBC tienen una adhesión relativamente débil a otros materiales y una resistencia limitada al aceite, y por lo tanto se usan generalmente en aplicaciones donde la polaridad no es importante o no es deseable. La fuerza generalmente de adhesión aumenta a medida que la fuerza de activación para la separación de fase entre los bloques, χN, aumenta en el orden SIS <SBS⪡ SEPS, SEBS, donde N es el grado de polimerización y χ es el parámetro de interacción segmentaria como se describe en Bloque de comportamiento de fase de copolímero.(Tenemos grados formulados para adherir a cualquier polímero).

Polimerización aniónica SEBS

Los SBC (copolímeros de bloque de estireno) producidos por polimerización aniónica se basan en una arquitectura molecular simple "A-BA" donde A, el poliestireno es la fase dura y B, el segmento elastomérico es la fase blanda. En las estructuras SBC más comunes, el segmento elastomérico es butadieno o isopreno, formando copolímeros de bloque SBS (estireno-butadieno-estireno) o SIS (estireno-isopreno-estireno). Se sabe que estas estructuras únicas en forma de bloque forman distintos sistemas de fases separadas. Se sabe que las dos fases conservan muchas propiedades de sus respectivos polímeros, incluidas dos temperaturas de transición vítrea separadas. La consecuencia de esta estructura es que el poliestireno rígido es rígido a temperatura ambiente y proporciona la característica de resistencia, y la fase blanda proporciona la propiedad elástica. Estos pueden combinarse y moldearse fácilmente en diferentes formas y tamaños utilizando equipos de procesamiento convencionales. El copolímero en bloque de poli(estireno-b-(etileno-butileno)-b-estireno) (SEBS) se sintetiza mediante hidrogenación selectiva del bloque medio de butadieno del copolímero en bloque (SBS). Dado que su estructura contiene muy pocos enlaces dobles, presenta una excelente resistencia al calor, a los rayos UV y al envejecimiento. También son estables a una temperatura de procesamiento de hasta 250°C, a diferencia de SBS y SIS, lo que los hace útiles en aplicaciones de compuestos a alta temperatura. También ofrecen una excelente absorción de aceite, facilidad de procesamiento Back to Index, compatibilidad con poliolefinas y propiedades equilibradas de resistencia-tenacidad y de deformación por compresión. Estos polímeros hidrogenados son reciclables, lo que los hace útiles en aplicaciones automotrices, a diferencia del caucho vulcanizado. Actualmente, SEBS se usa ampliamente en alambres y cables, médicos, películas y láminas, calzado, geles y aplicaciones suaves al tacto, bienes de consumo, electrodomésticos y electrónica. Es importante comprender la relación "estructura-propiedad" de estos copolímeros de bloque al diseñar formulaciones para cumplir con los requisitos específicos del cliente. Mediante el ajuste fino de la fase dura y el segmento de la fase blanda durante la polimerización, se pueden alterar significativamente las características de sus propiedades físicas. Con el mismo peso molecular, la reducción del contenido de poliestireno (PS) reducirá la dureza, haciéndolos más parecidos al caucho. También van a ser más compatibles con poliolefinas como el polietileno (PE) y el polipropileno (PP). Manteniendo el contenido de PS y la microestructura molecular similares, la reducción del peso molecular mejorará su procesabilidad y transparencia. Al aumentar el peso molecular, estas tendencias se invertirán. Finalmente, el contenido de vinilo se puede aumentar aumentando la cantidad de adición de 1,2 butadieno. Los polímeros SEBS de alto vinilo son más compatibles con PP para películas transparentes y se pueden usar en aplicaciones de amortiguación de energía.

SEBS bajo contenido de estireno

El bajo contenido de estireno permite que estos polímeros sean fáciles de procesar y una mayor compatibilidad con las poliolefinas. La elasticidad de fusión más baja proporciona flexibilidad de formulación en aplicaciones de moldeo por inyección y extrusión de películas y paredes delgadas. Se ha diseñado un nuevo copolímero de bloques de estireno hidrogenado para procesar como una masa fundida monofásica, pero conservando su naturaleza bifásica a la temperatura de uso para proporcionar fuerza y resistencia a la fluencia. Este desarrollo permite la producción de compuestos que pueden estar libres de aceite con una reología aceptable para aplicaciones sensibles a la orientación y aplicaciones que requieren poco olor o sabor. Estos polímeros pueden ser particularmente útiles en aplicaciones de moldeo y extrusión de paredes delgadas. Su fácil procesamiento permite que se llene mucho para reducir costos o mejorar el rendimiento de inflamabilidad. Dado que fluye como una poliolefina, se puede mezclar por fusión con una amplia gama de plásticos y plastómeros de poliolefina a base de propileno y etileno con o sin aceite de procesamiento. También mejora la resistencia y la elasticidad de las poliolefinas blandas, incluida la histéresis y el rendimiento de fraguado permanente tanto del polietileno blando como de los polipropilenos. Un área de interés potencial donde se puede usar SEBS bajo contenido de estireno es alambre y cable. Por lo general, estos están en el rango de dureza Shore A 80-90. Esta gama proporciona la resistencia a la abrasión necesaria que se observa durante el proceso de instalación. Se utilizan aditivos como el aceite nafténico/parafínico para aumentar el flujo hasta el rango deseado, mientras que los polímeros como el polipropileno y el polietileno se utilizan para ajustar otras propiedades, como la resistencia a la tracción o la distorsión térmica. Si bien este enfoque funciona bien, la adición de aceite crea problemas como la inflamabilidad, el color/olor y la preocupación por la migración. Otra área de preocupación es la generación de humo. La migración y el humo no son deseables en las formulaciones de alambres y cables. Hay un esfuerzo concertado por parte de los formuladores para cambiar hacia soluciones poliméricas térmicamente más estables.

SEBS de alto vinilo

El polímero SEBS de alto vinilo es diseñado específicamente para compatibilidad y procesabilidad con polipropileno y copolímeros de polipropileno. El alto contenido de vinilo proporciona una excelente compatibilidad con los polipropilenos. Combinado con su bajo módulo, la compatibilidad con polipropileno permite la modificación de polipropilenos para crear una gama de durezas sin aceite o aumento de la turbidez. Los copolímeros de polipropileno clarificado se pueden usar con SEBS de alto vinilo para producir envases transparentes y resistentes y dispositivos médicos que tienen muchas de las propiedades del PVC plastificado, pero sin plastificantes extraíbles. El diseño molecular de SEBS de alto vinilo crea un polímero que fluye como el polipropileno a temperaturas de procesamiento del polipropileno de alrededor de 230°C para facilitar la composición incluso en una extrusora de un solo tornillo. La combinación de composición fácil, compatibilidad y ajuste del índice de refracción hace que los compuestos de SEBS de alto vinilo/polipropileno sean ideales para aplicaciones que requieren alta claridad, suavidad, bajo módulo y alta elongación. Por ejemplo, las mezclas de SEBS de alto vinilo con copolímero aleatorio PP son muy adecuadas para películas de alta transparencia y aplicaciones de tubos médicos. Las películas de SEBS de alto vinilo/copolímero aleatorio PP también muestran una excelente resistencia a la esterilización por vapor. Las mezclas con polipropileno se pueden utilizar en aplicaciones de envases rígidos y flexibles transparentes. SEBS de alto vinilo fue desarrollado principalmente para aplicaciones médicas. El primer enfoque fue ablandar el PP para que se sintiera como PVC plastificado y brindara las propiedades necesarias de resistencia a la fluencia y elongación. El segundo fue producir mezclas transparentes con polipropileno aleatorio clarificado para brindar una claridad excelente.

SEBS bajo contenido de estireno y alto peso molecular

El bajo contenido de estireno y alto peso molecular adopta un enfoque más tradicional para crear compuestos blandos utilizando aceite y polipropileno. Por lo tanto, combina suavidad con excelente retención de aceite, deformación permanente por compresión y rendimiento a alta temperatura. Peso molecular ultra alto ofrece un excelente rendimiento a altas temperaturas y resistencia a la deformación por compresión a altas temperaturas. También proporciona un excelente acabado de superficie mate con excelente retención de aceite incluso a niveles altos de aceite para compuestos muy blandos. Al utilizar SEBS conbajo contenido de estireno y alto peso molecular, los formuladores pueden obtener un compuesto de menor dureza con menos uso de aceite. Esto puede ser particularmente útil cuando se diseñan productos para aplicaciones suaves al tacto, como juguetes y artículos deportivos. También pueden funcionar bien en componentes flexibles, sellos y juntas para la construcción y la automoción.