Mezclas - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos



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Aleación - Mezclas

Las mezclas en comparación con los con los copolímeros de bloques,  presentan una grande ventajas, por eso proliferan los trabajos de investigación sobre mezclas, en la actualidad existen miles de patentes registradas y cientos de mezclas en desarrollo. Las mezclas de polímeros permiten la obtención rápida y económica de nuevos materiales con mejores características que los materiales individuales. Se pueden mezclar diferentes polímeros con compatibilizante, con aceite, con plastificantes para cambiar las propiedades finales , resistencia química, transparencia , dureza , resistencia al calor etc.

Miscibilidad

Si los dos polímeros son completamente miscibles hasta el nivel molecular e incluso segmentable, forman una única fase homogénea, y las propiedades son generalmente proporcionales a la proporción de los dos polímeros en la mezcla. La miscibilidad depende de la polaridad igual o la atracción mutua, como el enlace de hidrógeno o la cristalización. Esto no es muy común, pero hay varios ejemplos importantes de tales mezclas completamente miscibles. Le da al compositor un control simple y directo sobre el equilibrio de las propiedades.

Compatibilidad práctica

La mayoría de los pares de polímeros son demasiado diferentes para una miscibilidad completa. Se rechazan entre sí y se separan en dos o más fases. Generalmente, el polímero principal forma una fase matriz continua y retiene la mayoría de sus propiedades originales. El polímero menor se separa en "dominios" dispersos y puede afectar ciertas propiedades específicas. Cuando los dominios son extremadamente finos, las propiedades sensibles pueden detectar la separación de fases, pero muchas propiedades prácticas pueden parecerse a mezclas homogéneas de una sola fase. Cuando los dominios son de mayor tamaño, tendrán efectos distintos en ciertas propiedades específicas; cuando estos efectos son beneficiosos, la mezcla se describe como teóricamente inmiscible pero prácticamente compatible. Cuando los dominios son demasiado gruesos, la mayoría de las propiedades sufrirán, y la mezcla se describe como incompatible.

Interfaz / Interfase

En polyblends polifásicos, un factor crítico es la interfaz entre las fases. Si los dos polímeros se rechazan entre sí y se separan en fases, es probable que también se rechacen entre sí en la interfaz. Una interfaz tan débil fallará bajo estrés, y la mayoría de las propiedades sufrir. Por lo tanto, la mayoría de las mezclas de polímeros son prácticamente incompatibles. Sin embargo, los polyblends comerciales más exitosos son sistemas multifásicos. Esto significa que debe haber un mecanismo para fortalecer la interfaz. En algunos casos, los dos polímeros tienen cierta miscibilidad parcial, por lo que la interfaz no es una separación brusca de un polímero del otro, sino una solución moduladora de los dos polímeros entre sí, que ofrece una interfase gradual en lugar de una interfaz aguda. Tal interfase puede modular las propiedades gradualmente de una fase a otra y, por lo tanto, reducir el estrés.

Compatibilizadores

En la mayoría de los casos, es necesario agregar un agente de compatibilización para fortalecer la interfaz. En la investigación básica, el agente compatibilizador preferido es un copolímero dibloque, con un bloque soluble en una fase y el otro bloque soluble en la otra fase. El copolímero de bloque tiende a ubicarse en la interfaz. Esto crea enlaces covalentes primarios en la interfaz y, por lo tanto, lo fortalece. En la práctica comercial, el agente compatibilizador suele ser un copolímero de injerto, con una cadena principal soluble en una fase y cadenas laterales solubles en la otra fase; esto no es tan teóricamente satisfactorio, pero generalmente es más fácil y económico de hacer y parece funcionar perfectamente bien en la práctica. En algunos casos, el copolímero de injerto se prepara por separado y luego se agrega a la mezcla polivinílica durante la composición; en otros casos, puede formarse directamente durante la composición mediante procesamiento reactivo.

Efecto de la relación

Cuando dos polímeros se mezclan en proporciones de 100/0 a 0/100, y se mide el efecto sobre las propiedades, podemos observar uno de los cuatro tipos de comportamiento:

Tipo 1


Si los dos polímeros son completamente miscibles hasta el nivel molecular y forman una sola fase homogénea, las propiedades son generalmente proporcionales a la proporción de los dos polímeros en la mezcla. Incluso si los dos polímeros son inmiscibles y forman una separación de fase fina, muchas pruebas de propiedades son relativamente insensibles a la separación de fase fina y aún pueden mostrar ese "comportamiento homogéneo". Prácticamente, esto es útil para los compositores que desean la capacidad de producir un espectro de equilibrio de propiedades a bajo costo.



Tipo 2

Cuando dos polímeros son inmiscibles y forman dos fases separadas, el polímero principal formará la fase de matriz continua y conservará la mayoría de sus propiedades originales, mientras que el polímero menor formará dominios finamente dispersos y contribuirá a ciertos propiedades específicas Por lo tanto, las relaciones A / B altas tendrán propiedades similares a poli-A, y las relaciones B / A altas tendrán propiedades similares a poli-B. Obviamente, en proporciones bastante iguales de A y B, habrá una inversión de fase con un cambio rápido de propiedades de una meseta a la otra. Esto explica los dos usos principales de las mezclas de polímeros.


  1. Cuando los plásticos rígidos sufren de fragilidad, la dispersión de dominios gomosos finos en la matriz rígida puede agregar una gran resistencia al impacto con poco sacrificio de rigidez.
  2. Las moléculas de caucho deben estar unidas para darles fuerza, resistencia a la fluencia e insolubilidad; Si bien esto generalmente se hace mediante vulcanización termoestable, también se puede hacer mediante la dispersión de dominios termoplásticos rígidos finos, ya sean vítreos o cristalinos, para formar elastómeros termoplásticos.

Tipo 3

Cuando dos polímeros son inmiscibles y se separan en dos fases, puede haber tan poca atracción entre ellos que la interfaz entre las fases es extremadamente débil y fallará bajo tensión. Esto se ve con mayor frecuencia en la resistencia a la tracción y el alargamiento final. En la mayoría de los productos, esto se etiquetaría como "incompatibilidad". Sin embargo, hay ejemplos ocasionales donde tal comportamiento es realmente beneficioso. Por ejemplo, la adición de un polímero inmiscible puede disminuir la viscosidad de la masa fundida y mejorar así el procesamiento de la masa fundida. O puede disminuir la resistencia a la rotura, produciendo un paquete que es más fácil de abrir y, por lo tanto, más amigable para el cliente. Por lo tanto, es más seguro etiquetar el comportamiento de Tipo III como "Usado" o "en forma de canal", en lugar de simplemente incompatible.

Tipo 4


De vez en cuando, la mezcla de polímeros puede exhibir propiedades mayores que cualquiera de los polímeros individuales, una mejora sinérgica importante en la utilidad práctica. El principal ejemplo de este fenómeno es el uso de dominios de goma finamente dispersos para aumentar la resistencia al impacto de un polímero de matriz vítrea frágil. Ejemplos de productos básicos son poliestireno de alto impacto, ABS, PVC rígido y polipropileno de alto impacto; Ejemplos más especializados son las resinas epoxi endurecidas y el nylon súper resistente.

  • TPE-O: olefinas termoplásticas (mezcla continua dura/blanda)
  • TPE-V: compuesto PP/EPDM vulcanizado
  • PVC
  • PP/NR
  • PP/NBR
  • COPE/ACM
  • COPE/NBR
  • COPE/PVC
  • PA/Silicona
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