Estirénicos

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Estirénicos

Todos los polímeros estirénicos están profundamente integrados en la cadena de valor del petróleo crudo/nafta, principalmente en función de sus productos upstream: benceno, butadieno, etileno y propileno. El etileno y el benceno forman etilbenceno en un proceso catalítico, seguido de deshidrogenación a estireno. El butadieno se usa directamente como monómero en polímeros como (emulsión) ABS y SBC; El polibutadieno se utiliza como caucho en poliestireno de alto impacto (HIPS) y ABS polimerizado en masa. El propileno es el precursor del acrilonitrilo, el comonómero utilizado en todos los copolímeros estirénicos, como el copolímero de estireno-acrilonitrilo (SAN), el ABS, el copolímero de acrilonitrilo-estireno-acrilato (ASA) y el copolímero de metacrilato de metilo ABS, por ejemplo. El propileno también se usa para la fabricación de acrilatos, y aquí, el acrilato de butilo es el material de partida para el ASA. Hoy en día, muchas de las invenciones en copolímeros estirénicos se centran en nuevas formulaciones para retardantes de llama, nanocompuestos, mezclas, aplicaciones específicas como carcasas de televisores, pero también en torno a la mejora de la eficiencia del caucho y la reducción de costos de los procesos de fabricación. Las nuevas tendencias en polímeros SBC son fundas retráctiles, materiales de envasado mejorados de alto rendimiento y mezclas con polímeros de estireno-metilmetacrilato, que muestran una combinación única de transparencia, ductilidad y resistencia a los arañazos.

Styrenics

El término estirénicos (o polímeros estirénicos) se utiliza para describir una familia de productos plásticos importantes que utilizan estireno como componente clave. Debido a su estructura amorfa, los polímeros de estireno se pueden procesar fácilmente en un amplio rango de temperatura muy por encima de su punto de ablandamiento, la llamada "temperatura de transición vítrea" (Tg). Además de los polímeros amorfos, como los polímeros estirénicos (excepto el poliestireno isotáctico) no muestran un punto de fusión distinto y, por lo tanto, no tienen energía térmica. Además de los polímeros parcialmente cristalinos, como el polietileno (PE) o el polipropileno (PP), las poliamidas (PA), los poliésteres, los polímeros estirénicos (excepto el poliestireno sintético e isotáctico) no muestran un punto de fusión distinto y, por lo tanto, no tienen energía térmica para la fusión de cristales poliméricos (entalpía de fusión) se requiere durante el procesamiento. Eso significa un procesamiento más rápido en las mismas condiciones, pero también una alta estabilidad dimensional y propiedades mecánicas en gran parte constantes hasta la Tg. Los estirénicos muestran un cambio comparativamente lento de la viscosidad de la masa fundida con la temperatura. Este comportamiento reológico benigno también es beneficioso para el procesamiento. Ejemplos de polímeros de estireno son:

El poliestireno (PS) se utiliza como un homopolímero transparente, rígido pero quebradizo, "poliestireno de uso general" (GPPS) o como un "poliestireno (de alto) impacto" modificado para impactos, rígido pero opaco
Poliestireno expandible (EPS): es una espuma a base de perlas de GPPS que contienen pentano, que se expanden con el calor. El EPS es liviano, resistente y ofrece un excelente aislamiento térmico, lo que lo hace ideal para su uso en las industrias de embalaje y construcción
Copolímero de estireno-acrilonitrilo (SAN): es un material polimérico transparente, rígido y termoplástico con mayor resistencia al agrietamiento por tensión. SAN se basa en los monómeros estireno y acrilonitrilo
Copolímero de estireno-metacrilato de metilo (SMMA): es un polímero transparente y quebradizo con mayor resistencia al rayado en comparación con el poliestireno (GPPS). A menudo se utiliza en mezclas con copolímeros de estireno-butadieno (SBC) para productos transparentes y resistentes, que necesitan una mayor resistencia al rayado.
Copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS): es un polímero termoplástico opaco, dúctil y rígido con una amplia ventana de procesamiento, que es fuerte y duradero incluso a bajas temperaturas, con buena resistencia al calor y a los productos químicos.
Copolímeros de metilmetacrilato-acrilonitrilo-butadieno-estireno (MABS): son materiales transparentes similares al ABS con una resistencia mejorada contra grasas y aceites en comparación con los polímeros estirénicos sin acrilonitrilo
Copolímero de acrilonitrilo-estireno-acrilato (ASA): es un producto similar al ABS, pero con excelente resistencia a la intemperie debido al uso de caucho de acrilato de butilo que no contiene dobles enlaces en comparación con el caucho de butadieno. Se usa ampliamente para piezas exteriores de automóviles (carcasas de espejos, rejillas, etc.) y para otras aplicaciones al aire libre en el área de deportes / ocio y carcasas eléctricas y electrónicas duraderas (E&E)
Mezclas: el poliestireno se mezcla homogéneamente con polifenileno (PPE) éter para producir materiales resistentes a altas temperaturas, rígidos y duros (polifenileno éter (PPE/HIPS). ABS y ASA se mezclan bien con policarbonato (PC) y PA para producir PC/ABS, PC/Mezclas de ASA, PA/ABS y PA/ASA que combinan las excelentes propiedades térmicas de los termoplásticos de ingeniería PC y PA con las de ABS y ASA
Resinas de poliéster insaturado: son polímeros resinosos duraderos derivados del estireno y se utilizan principalmente en las industrias de la construcción, la construcción de embarcaciones, la automoción y la electricidad
Copolímeros de estireno-butadieno (SBC): son poliestirenos transparentes, rígidos y resistentes fabricados mediante un proceso aniónico específico. capa coextruida y termoformada 'envasado en atmósfera modificada' o mangas retráctiles). Son diferentes del caucho de estireno-butadieno (SB) fabricado con tecnologías similares, que tienen propiedades similares al caucho. diferenciados de los látex de estireno-butadieno (reticulados), que se utilizan, por ejemplo, como dispersiones de encolado de papel
Poliestireno sindiotáctico: un material que se produce mediante un proceso de polimerización catalítica específico para producir un material semicristalino resistente a altas temperaturas
Otros copolímeros: los copolímeros de estireno-anhídrido maleico (SMA), así como los copolímeros de estireno / N-fenil maleimida muestran una alta resistencia al calor y se utilizan a menudo como componentes de mezcla en ABS de alta temperatura y ASA de alta temperatura

Derivados de estireno

Dentro de los poliestirenos termoplásticos, los productos que han conseguido mayor importancia son los siguientes: el homopolímero (PS), los copolímeros de estireno con alfa-metilestireno (S/MS) o con acrilonitrilo (SAN), el poliestireno mejorado en cuanto a resistencia a impacto con la adición de caucho estireno – butadieno (S/B, pertenece a los PS-HI, de alto impacto), y los copolímeros de estireno-acrilonitrilo modificados con caucho acrilinitrilo-butadieno (“caucho nitrílico”), con caucho acrílico o con caucho de etileno-propileno-dieno (ABS, ASA o A/EPDM/S).

Tipos de copolímeros de estireno

Esta revisión describirá tanto copolímeros y terpolímeros estirénicos de matriz homogénea como SAN y copolímeros estirénicos bifásicos modificados con caucho como ABS. Se incluyen los siguientes copolímeros estirénicos 'similares a SAN':

estireno-acrilonitrilo (SAN, rara vez también denominado AS)
α-metilestireno-acrilonitrilo (MSAN) y estireno-α-metilestireno-acrilonitrilo (SMSAN); ambos también se conocen como α-SAN en la práctica
estireno-maleimidas (SMI) y estireneacrilonitrilo-maleimidas (SAMI) donde maleimida (MI) es principalmente N-fenilmaleimida (NPMI)
copolímero de estireno-anhídrido maleico (SMA) o terpolímero de estireno-acrilonitrilo-anhídrido maleico (SAMA). (Las abreviaturas SMA y SAMA se usan comúnmente en la práctica en lugar de las designaciones SMAH y SAMAH citadas en ISO / FDIS).
copolímero de estireno-metilmetacrilato (SMMA) y terpolímero de estireno-metilmetacrilato-acrilonitrilo (SMMAN)

El grupo copolímero estirénico 'similar a ABS' consta de:

acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS)
'ABS' basado en la adición/sustitución de comonómeros de α-metilestireno (MS), maleimida (MI) y anhídrido maleico (MA) en la matriz, denominado ABS de alta temperatura
'ABS' basado en la adición/sustitución de metilmetacrilato (MMA) en la matriz: metilmetacrilato-butadieno-estireno (MBS) o metilmetacrilato-acrilonitrilo-butadieno-estireno (MABS), este último se denomina ABS transparente
'ABS' a base de terpolímero de etileno-propileno-dieno (EPDM) o caucho de éster acrílico (AE): acrilonitrilo-EPDM-estireno (AES) y acrilonitrilo-estireno-éster acrílico (ASA), ambos denominados ABS resistente a la intemperie . (Se utiliza la abreviatura común AES en lugar de AEPDS estipulada en ISO / FDIS).

Finalmente, las mezclas de copolímeros estirénicos representan el último grupo discutido en este informe:

Combina con PC: PC + ABS, PC + ASA, PC + AES • Combina con PA: PA + ABS, PA + AES
Mezclas con tereftalato de polibutileno (PBT), poliuretanos termoplásticos (TPU), cloruro de polivinilo (PVC), etc.: PBT + ABS, PBT + ASA, TPU + ABS, PVC + ABS, PVC + ASA, etc.

Se excluyen de esta revisión los copolímeros de bloque de estireno (SBC) como el estireno-butadieno (SB) o el estireno-butadieno-estireno (SBS), ya que se revisaron recientemente. Tampoco se comentan los copolímeros de éster acrílico de estireno usados para revestimientos y las resinas de intercambio iónico de estireno divinilbenceno. Los plásticos estirénicos cubre una amplia clase de materiales poliméricos de los cuales una parte importante es el estireno. Ejemplos de polímeros de estireno son:

El poliestireno (PS) se utiliza como un homopolímero transparente, rígido pero quebradizo, "poliestireno de uso general" (GPPS) o como "poliestireno (de alto) impacto" modificado para impactos, rígido pero opaco HIPS).
Poliestireno expandible (EPS): es una espuma a base de perlas de GPPS que contienen pentano, que se expanden con el calor. El EPS es liviano, fuerte y ofrece un excelente aislamiento térmico, lo que lo hace ideal para su uso en las industrias de embalaje y construcción.
Copolímero de estireno-acrilonitrilo (SAN): es un material polimérico transparente, rígido y termoplástico con mayor resistencia al agrietamiento por tensión. SAN se basa en los monómeros estireno y acrilonitrilo.
Copolímero de estireno - metacrilato de metilo (SMMA): es un polímero transparente y quebradizo con mayor resistencia al rayado en comparación con el poliestireno (GPPS). A menudo se utiliza en mezclas con copolímeros de estireno-butadieno (SBC) para productos transparentes y resistentes, que necesitan una mayor resistencia al rayado.
Copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS): es un polímero termoplástico opaco, dúctil y rígido con una amplia ventana de procesamiento, que es fuerte y duradero incluso a bajas temperaturas, con buena resistencia al calor y a los productos químicos.
Copolímeros de metilmetacrilato-acrilonitrilo-butadieno-estireno (MABS): son materiales transparentes similares al ABS con una resistencia mejorada contra grasas y aceites en comparación con los polímeros estirénicos sin acrilonitrilo.
Copolímero de acrilonitrilo-estireno-acrilato (ASA): es un producto similar al ABS, pero con excelente resistencia a la intemperie debido al uso de caucho de acrilato de butilo que no contiene dobles enlaces en comparación con el caucho de butadieno. Se usa ampliamente para piezas exteriores de automóviles (carcasas de espejos, rejillas, etc.) y para otras aplicaciones al aire libre en el área de deportes / ocio y carcasas eléctricas y electrónicas duraderas (E&E).
Copolímeros de bloques estirénicos (SBC: elastómeros de copolímeros de bloques estirénicos (SBC, TPE-S) y resinas rígidas de copolímero de estireno-butadieno (HS-SBC) de alto contenido en estireno
Copolímeros de estireno-éster acrílico
Resinas de intercambio iónico (IER, copolímeros de estireno-divinilbenceno)
Copolímeros estirénicos acrilonitrilo-EPDM-estireno [AES])
Metacrilato-butadieno-estireno (MBS)
Estireno-anhídrido maleico (SMA)
Polietileno-estireno clorado con acrilonitrilo (ACS)
Mezclas: el poliestireno se mezcla homogéneamente con polifenileno (PPE) éter para producir materiales resistentes a altas temperaturas, rígidos y duros (polifenileno éter (PPE/HIPS). ABS y ASA se mezclan bien con policarbonato (PC) y PA para producir PC/ABS, PC/Mezclas de ASA, PA/ABS y PA/ASA que combinan la excelente propiedad térmica.

El estireno también se conoce como vinilbenceno. Los polímeros de estireno tienen algunas propiedades únicas tales como transparencia, la procesabilidad, la estabilidad térmica, bajo costo, las cuales lo hacen apropiados en un amplio rango de aplicaciones. Una característica singular muy importante del poliestireno es que es sólido abajo de 100°C. Arriba de esta temperatura, comúnmente llamada temperatura de transición vítrea (Tg), las cadenas de polímero (en un nivel molecular) tienen libertad rotacional la cual permite movilidad a segmentos de cadenas largas. Está disponible una multiplicación adicional de posibles morfologías mezclando polímeros estirénicos con otros polímeros. Los copolímeros de estireno / acrilonitrilo son miscibles con diferentes plásticos como policarbonato, polimetilmetacrilato, poliuretanos termoplásticos y algunos copolímeros de bloque de estireno-butadieno. Los copolímeros de estireno / acrilonitrilo se pueden subdividir en plásticos transparentes y no transparentes. Entre el primer grupo se encuentran SAN, PS y MABS; entre el segundo grupo, ABS, ASA, PC/ABS, PC/ASA y PA/ABS.

Sistemas monofásicos

Los copolímeros estirénicos monofásicos comprenden copolímeros amorfos y sus mezclas son completamente miscibles. En su estado natural sin pigmentos y otros aditivos, generalmente son transparentes e incoloros o teñidos de amarillo. SAN, el miembro más importante de este grupo, se forma a partir de los monómeros S (estireno) y AN (acrilonitrile) que se distribuyen estadísticamente a lo largo de la cadena de polímero. SAN está formado por diferentes métodos de libre copolimerización radical. Por lo general, las calificaciones SAN tienen un contenido de AN entre 15 y 40% p/p. Alta desviaciones en la relación S/AN conducen a la separación de fases y a una apariencia turbia, es necesaria un alta homogeneidad química para producir artículos con alto brillo y turbidez mínima. El peso molecular generalmente se encuentra en el rango de 80,000 a 180,000 . SAN se usa en parte como un producto final por derecho propio, pero su uso principal es como un intermedio (componente de matriz) en la fabricación de ABS. Otros sistemas homogéneos incluyen copolímeros especiales como MSAN, SMA, SMI o SMMA, así como los terpolímeros correspondientes con AN o S. Estos también se fabrican predominantemente por polimerización por radicales libres y se usan casi por completo como modificadores o compatibilizadores en sistemas de copolímero estirénico de dos fases y otras mezclas.

Estructura química, morfología y síntesis

SAN y ABS, los copolímeros estirénicos más destacados, son representativos de las dos categorías de productos que difieren fundamentalmente en su estructura morfológica. SAN es un sistema monofásico homogéneo típico, mientras que ABS es un sistema bifásico heterogéneo. Las diferencias fundamentales en el perfil de propiedades de los dos copolímeros estirénicos están estrechamente relacionadas con esta diferencia de estructura.

Sistemas de dos fase

Two Phase Systems

Los sistemas de dos fases consisten en una fase externa continua conocida como matriz y una fase interna dispersa. Debido a su composición de dos fases con diferentes índices de refracción, estos sistemas son, con algunas excepciones, opacos. La fase dispersa de un elastómero (caucho) que funciona como un modificador para dar un mayor impacto al copolímero de matriz. La "carcasa" injertada en el "núcleo blando" de las partículas de caucho produce una unión óptima entre las fases dispersas y continuas. Se sintetiza de la misma monómeros como se usan para la resina de matriz, o monómeros que producen un copolímero o terpolímero que es miscible con la matriz. Las características morfológicas importantes del sistema de dos fases son el tamaño de partícula, la distribución del tamaño de partícula y la proporción de la fase de caucho. El tamaño de partícula de caucho puede tener una distribución monomodal o bi / trimodal. Los sistemas ABS bimodales tienen, por ejemplo, propiedades de superficie y tenacidad mejoradas sinérgicamente. El tamaño de partícula de los cauchos injertados en emulsión ABS se encuentra en el rango de 50 a 600 nm, prefiriéndose valores de 100 a 400 nm. Las características del material de goma son decisivas para las propiedades. La dureza y tenacidad de los polímeros ABS requieren una reticulación controlada de la fase de caucho. Si la reticulación es insuficiente, las partículas de caucho dispersas en la matriz SAN pueden destruirse por la acción de las fuerzas de corte durante el procesamiento. El grado de reticulación es demasiado alto, el caucho se vuelve frágil y el comportamiento al impacto es pobre. Usando MSAN, SMA o SMI para matriz y carcasa, con una fase de caucho sin cambios, se obtienen grados de alto calor. Sustituyendo solo BR en la fase dispersa por caucho EPDM o AE se obtienen los grados ASA y AES resistentes a la intemperie. Los únicos productos transparentes de dos fases son MBS o MABS donde los índices de refracción de ambas fases coinciden.

Polimerización estrienicos

Se utilizan diversos procesos comerciales en la fabricación de copolímeros de estireno. Hay dos categorías de producción en el caso de ABS y otros productos de dos fases. En la mayoría de los casos, la fase de polibutadieno injertado y la fase de matriz SAN se polimerizan por separado y luego se funden junto con aditivos. A veces, S y AN se polimerizan y se injertan en polibutadieno en un solo proceso. ABS y SAN, así como los copolímeros de base relacionados, se pueden resumir de la siguiente manera :

Polimerización en emulsión (discontinua o continua)
Polimerización en suspensión (lote)
Polimerización en masa / a granel o en solución (continua)
Combinaciones de procesos y capitalización

La incorporación de monómero de metacrilato de metilo (MMA) en la fase rígida SAN se obtine un polimero con alta transparencia (MABS). La introducción de un elastómero de éster acrílico injertado en la reacción de copolimerización entre estireno y acrilonitrilo , genera el acrilonitrilo-estireno-acrilato (ASA). La incorporación de monómero de polibutadieno (PB) en la fase rígida PS se obtine un polimero de alto impacto (HIPS). La copolimerización de estireno con anhídrido maleico crea un copolímero denominado estireno anhídrido maleico (SMA). SMA tiene una transición de temperatura más alta que el poliestireno y es químicamente reactivo debido a los grupos funcionales activos. De este modo, los polímeros de SMA se usan a menudo en mezclas o compuestos en los que la interacción o reacción del anhídrido maleico proporciona efectos interfaciales deseables. Además, el copolímero de bloque estirénico, o SBC, es un elastómero termoplástico comercialmente importante.

Familia

Poliestireno "cristal" ➽ homopolímero
Copolímeros de estireno-acrilonitrilo SAN cop copolímero estadístico
Copolímero de injerto de poliestireno ➽ (HIPS, estireno-polibutadieno) de alto impacto
Copolímero ABS SAN SAN copolímero estadístico injertado en PBu
Elastómeros de estireno ➽ Copolímeros aleatorios EstirenoButadieno, Copolímeros de bloque, Estireno-Butadieno

Ejemplos de polímeros de estireno son:

El poliestireno (PS) se utiliza como poliestireno homopolímero de uso general transparente, rígido pero quebradizo "(GPPS) o como poliestireno de impacto modificado, rígido pero opaco (alto) impacto" (HIPS).

Poliestireno expandible (EPS): es una espuma a base de perlas de GPPS que contienen pentano, que se expanden con el calor. El EPS es liviano, fuerte y ofrece un excelente aislamiento térmico, lo que lo hace ideal para su uso en las industrias de embalaje y construcción.

Copolímero de estireno-acrilonitrilo (SAN): es un material polimérico transparente, rígido y termoplástico con mayor resistencia al agrietamiento por tensión. SAN se basa en los monómeros estireno y acrilonitrilo.

Copolímero de estireno-metacrilato de metilo (SMMA): es un polímero transparente y quebradizo con mayor resistencia al rayado en comparación con el poliestireno (GPPS). A menudo se utiliza en mezclas con copolímeros de estireno-butadieno (SBC) para productos transparentes y resistentes, que necesitan una mayor resistencia al rayado.

Copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS): es un polímero termoplástico opaco, dúctil y rígido con una amplia ventana de procesamiento, fuerte y duradero incluso a bajas temperaturas, con buena resistencia al calor y a los productos químicos.

Copolímeros de metilmetacrilato-acrilonitrilo-butadieno-estireno (MABS): son materiales transparentes similares al ABS con una resistencia mejorada a las grasas y aceites en comparación con los polímeros estirénicos sin acrilonitrilo.

Copolímero de acrilonitrilo-estireno-acrilato (ASA): es un producto similar al ABS, pero con excelente resistencia a la intemperie debido al uso de caucho de acrilato de butilo que no contiene dobles enlaces en comparación con el caucho de butadieno. Se usa ampliamente para piezas exteriores de automóviles (carcasas de espejos, rejillas, etc.) y para otras aplicaciones al aire libre en el área de deportes / ocio y carcasas eléctricas y electrónicas duraderas (E&E).

Mezclas: el poliestireno se mezcla homogéneamente con polifenileno (PPE) éter para producir materiales resistentes a altas temperaturas, rígidos y duros (polifenileno éter (PPE / HIPS). ABS y ASA se mezclan bien con policarbonato (PC) y PA para producir PC / ABS, PC / Mezclas de ASA, PA / ABS y PA / ASA que combinan las excelentes propiedades térmicas de los termoplásticos de ingeniería PC y PA con las de ABS y
COMO UN.

Otros ejemplos son:

Resinas de poliéster insaturado: son polímeros resinosos duraderos derivados del estireno y se utilizan principalmente en la construcción, la construcción de barcos, la industria automotriz y eléctrica.

Copolímeros de estireno-butadieno (SBC): son poliestirenos transparentes, rígidos y resistentes fabricados mediante un proceso aniónico específico. Los SBC se utilizan ampliamente en el envasado de alimentos (vasos de precipitados, "envases en atmósfera modificada" multicapa coextruidos y termoformados o mangas retráctiles). Son diferentes del caucho de estireno-butadieno (SB) fabricado con tecnologías similares, que tienen propiedades similares al caucho. Ellos también
deben diferenciarse de los látex de estireno-butadieno (reticulados), que se utilizan, por ejemplo, como dispersiones de encolado de papel.

Poliestireno sindiotáctico: un material que se produce mediante un proceso de polimerización catalítica específico para producir un material semicristalino resistente a altas temperaturas.

Otros copolímeros: los copolímeros de estireno-anhídrido maleico (SMA), así como los copolímeros de estireno/N-fenil maleimida muestran una alta resistencia al calor y a menudo se utilizan como componentes de mezcla en ABS de alta temperatura y ASA de alta temperatura

No transparentes

La propiedad mecánica de los copolímeros de estireno no transparentes son ; bueno o alto impacto, buenas termicas como vicat y HDT. La resistencia a la intemperie y al envejecimiento térmico es otra propiedad importante de estos plásticos. Tanto ASA como PC / ASA son excelentes en resistencia a la radiación UV y al envejecimiento térmico, ya que el caucho de n-butilacrilato casi no contiene dobles enlaces residuales. En contraste, la fase de caucho ABS contiene aproximadamente un doble enlace residual por unidad de monómero. Como consecuencia, los radicales pueden ser generados más fácilmente por el calor o la radiación ultravioleta.

ASA
HIPS
ABS

Transparentes

La propiedad mecánica de los copolímeros de estireno transparentes son ; bajo impacto, baja termicas como vicat y HDT. No tiene una mucha resistencia a la intemperie y al envejecimiento térmico. En los polímeros cristalinos tales como poliestireno, aparecen muchas microgrietas. Se les ha dado este nombre que no corresponde a la realidad, puesto que no son grietas verdaderas, estas entidades también llamadas “crazes”, crecen en forma normal a la dirección del esfuerzo de tensión más grande, reflejan la luz, y la fractura generalmente es eventual si está suficientemente tensando.

MABS
PS
MBS
SAN
MMA
SMA
SMMA

MMA se polimeriza fácilmente con S para formar un copolímero SMMA con propiedades físicas similares a SAN, pero con propiedades ópticas superiores, menor amarillez y menor resistencia química. Los materiales comerciales contienen de 20 a 60% p/p de MMA y se producen por métodos similares a SAN. El MMA también se usa para fabricar polímeros bifásicos transparentes de tipo ABS. Para lograr este efecto, los índices de refracción deben ser los mismos. Las partículas del núcleo de goma se vuelven "invisibles". Además, minimizar el tamaño de partícula ayuda a lograr la mejor transparencia. La matriz y las fases de injerto de la matriz y las fases de injerto son índices refractarios. Por lo general, el caparazón consta solo de S y MMA, mientras que la matriz es ya sea SMMA, SMMAN o una combinación de SAN y PMMA. Además, S tiene que ser introducido en la fase central como un comonómero para B produciendo SBR, adaptando así el índice de refracción de la fase de caucho. El resultado es MABS, un sistema de dos fases que consta de cuatro monómeros o terpolímero MBS que no contiene AN en absoluto. Al igual que los polímeros ABS, los polímeros MBS y MABS deben protegerse del oxígeno atmosférico mediante la adición de estabilizadores. La transparencia de MBS y MABS depende de la temperatura. Por lo tanto, la composición de copolímero tiene que optimizarse para ciertas temperaturas. Grandes cambios de temperatura como los que ocurren durante el procesamiento. La nubosidad desaparece por completo al volver a las temperaturas de diseño previstas.

Resistencia a la intemperie de estirénicos

El ABS general tiene excelentes propiedades mecánicas y de moldeabilidad, pero tiene poca resistencia a la intemperie debido al doble enlace del componente de caucho de butadieno utilizado como agente de refuerzo de impacto. La resina representativa incluye resina ASA con caucho acrílico en lugar de caucho de butadieno y resina AES con caucho EPDM. Esas resinas se usan al aire libre sin procesamiento posterior, como pintura y revestimiento de metal, y se ha informado que tienen propiedades comparables, moldeabilidad y resistencia a la intemperie. Por lo tanto, en la actualidad, la demanda de ASA como resina resistente a la intemperie es grande en todo el mundo. Además, recientemente se están desarrollando resinas ASA ultrarresistentes con resistencia al calor y propiedades superficiales, procesabilidad y resistencia a la intemperie.

Resistencia Químicas

Una característica común de los plásticos de estireno, como ABS, BDS, PS, HIPS y SAN es su resistencia a medios acuosos como soluciones salinas, ácidos (de concentración media) y álcalis. Los hidrocarburos alifáticos, como el heptano y el ciclohexano, atacan fácilmente a PS y HIPS, pero no afectan a SAN y ABS. El tetracloruro de carbono (CCl4) ataca a SAN y ABS solo lentamente, pero ataca rápidamente a PS y HIPS. La resistencia a CCl4 se puede utilizar para distinguir entre PS y SAN. En el caso del poliestireno, cuando se sumerge en el CCl4, inmediatamente se vuelve pegajoso, mientras que el SAN no se ve relativamente afectado. Alternativamente, si se ponen unas gotas de CCl4 en un tubo de ensayo que contiene PS o SAN, con PS el líquido se vuelve lechoso, mientras que con SAN permanece incoloro.

Procesabilidad de los estirénicos

Todas las estructuras son amorfas, es decir, tienen una estructura no cristalina y, por tanto, pueden procesarse fácilmente mediante moldeo por inyección, extrusión, termoformado o soplado (dependiendo del peso molecular). Fácil procesamiento: la naturaleza amorfa de los polímeros estirénicos los hace ideales para un procesamiento fácil y rápido. Las máquinas de envasado de alimentos de última generación pueden funcionar a un alto rendimiento cuando se utilizan poliestirenos; Las espumas extruidas para la construcción y el envasado de alimentos se basan principalmente en poliestireno debido a su comportamiento benigno durante la extrusión y la formación de espuma.

Aplicaciones de los polímeros estirénicos

Los fabricantes utilizan resinas a base de estireno para producir una amplia variedad de productos cotidianos que van desde carcasas para computadoras e impresoras hasta vasos de yogur, tableros de espuma de poliestireno extruido (XPS) para aislamiento, electrodomésticos de cocina, juguetes, electrónica de consumo, piezas de automóviles y envases livianos y duraderos de todos los tipos. Sectores:

• Automoción y transporte

• Construcción y edificación

• Bienes de consumo

• Aplicaciones eléctricas y electrónicas (E&E)/TI / electrodomésticos (electrodomésticos, computadora, comunicación, etc.)

• Ocio / deportes

• Medicina y cosmética

• Embalaje

Los polímeros SAN se caracterizan por su alta rigidez, alta resistencia a aceites y grasas y alta transparencia, por lo que esta clase de polímeros es el material de elección en aplicaciones cosméticas, domésticas y técnicas. El ABS, especialmente el ABS a base de emulsión, es el material de elección, cuando se trata de aplicaciones en interiores con excelente brillo, color brillante y alta rigidez a alta tenacidad. Por lo tanto, el ABS se utiliza en aplicaciones como juguetes, deportes, electrodomésticos y carcasas para computadoras e impresoras. El ASA, como el equivalente resistente a la intemperie del ABS, se utiliza con frecuencia en aplicaciones exteriores sin pintura ni revestimiento. MABS es el equivalente transparente al ABS, duro, rígido, resistente a aceites y grasas y brillante. Por lo tanto, se utiliza a menudo en casos de cosmética, salud y diagnóstico. El ABS, especialmente el ABS a base de emulsión, es el material de elección, cuando se trata de aplicaciones en interiores con excelente brillo, color brillante y alta rigidez a alta tenacidad. Por lo tanto, el ABS se utiliza en aplicaciones como juguetes, deportes, electrodomésticos y carcasas para computadoras e impresoras.

Estireno

El estireno puro es transparente y las formaciones de color suelen ser producto de contaminación, como el óxido del metal. El estireno posee unas capacidades extraordinarias para ser polimerizado fácilmente mediante distintos métodos y para ser copolimerizado con un amplio abanico de monómeros (acrilatos, metacrilatos, acrilonitrilo, butadieno y anhídrido maleico). Por lo tanto, el aspecto más preocupante a la hora de almacenar el estireno es la prevención de la autopolimerización, que es una reacción incontrolada. Los factores más importantes para que el estireno posea una larga duración en almacenamiento son: bajas temperaturas, niveles de inhibidor adecuados, materiales de construcción para el almacenamiento y equipo de manejo correctos y buen mantenimiento básico. Para inhibir la formación de polímero y la degradación oxidante durante el transporte y el posterior almacenamiento del producto, se añade un inhibidor TBC (4-terc-butilcatecol). Este inhibidor evita la polimerización reaccionando con productos de oxidación (peróxidos que forman radicales libres) en la presencia de una pequeña cantidad de oxígeno. El nivel del inhibidor se debe mantener en todo momento por encima de una concentración mínima de 4 a 5 ppm. El nivel estándar de TBC es de 10 a 15 ppm.

Iniciadores de radicales libres

Los iniciadores de radicales libres se utilizan para mejorar la productividad de la línea, mediante la formación de radicales a una temperatura más baja que la iniciación térmica, y/o para mejorar la calidad del HIPS. Durante la polimerización del estireno, se suelen utilizar peróxidos orgánicos con una concentración de menos de 1000 ppm.

Agentes de transferencia de cadena

El proceso de transferencia de cadena se puede definir como un proceso en el cual «el centro activo se transfiere de una molécula de polímero a otra molécula, con lo cual la primera molécula queda inactiva y la segunda posee la capacidad de añadir monómeros sucesivamente». La molécula a la cual se transfiere la actividad es el agente de transferencia de cadena, y su función es reducir («regular») el peso molecular del polímero. Los agentes de transferencia de cadena más habituales son el TDM (t-dodecil mercaptano) o el NDM (n dodecil mercaptano).

Estabilizantes

Los antioxidantes se suelen utilizar para proteger los polímeros contra la degradación (rotura de la cadena) causada por una reacción con el oxígeno atmosférico. En condiciones de polimerización en masa continua y sin presencia de caucho, no es necesario emplear estabilizantes para la síntesis de GPPS. Cuando se produce HIPS, la duración de las partículas de caucho incorporadas se puede alargar añadiendo antioxidantes.

Lubricantes internos y agentes de desmolde

Debido al elevado peso molecular de la matriz de poliestireno, la fluidez y la procesabilidad del PS, es necesario añadir lubricantes externos o internos. Los lubricantes internos que se utilizan con mayor frecuencia son los aceites minerales, que se añaden durante la polimerización o en la última fase de la sección de acabado de las líneas de producción. La concentración de aceites minerales en los PS varía entre un 0 % y un 8 %. Los agentes de desmolde, que representan hasta un 0,2 %, también se pueden añadir al proceso de polimerización. El agente de desmolde más utilizado es el estearato de zinc. Asimismo, se pueden añadir lubricantes externos durante o después del proceso de acabado de la producción de PS. Los lubricantes externos más habituales son el N-N’ etileno bis estearamida y el poletileno glicol 400.

Colorantes

Para controlar el color del polímero, se añaden unos cuantos ppm de colorante azul al GPPS. Estos colorantes se suelen disolver en estireno durante la preparación del suministro y, posteriormente, se añaden al tren de polimerización.

Caucho

La principal diferencia entre los procesos de GPPS y HIPS es la adición de caucho en el sistema de suministro. Los cauchos son materiales sólidos sin color o con un color blanco/transparente. Normalmente, se aplican dos categorías distintas de cauchos con base de polibutadieno: los cauchos de cis bajo/medio y los cauchos de cis alto. El caucho disuelto se añade al principio del proceso de polimerización. La concentración final del caucho en el HIPS acabado puede llegar hasta un 15 %.

Poliestireno (PS)

El poliestireno (PS) es hoy en día uno de los polímeros de uso más común junto con otros tipos de materiales poliméricos como el Polietileno (PE) en sus diferentes estados de cristalinidad, el polipropileno (PP), y el policloruro de vinilo (PVC). El descubrimiento del monómero de estireno es atribuido a Newman allá por el año 1786. Newman fue capaz de obtener el monómero a partir de la destilación del ámbar, resina procedente de una familia de árboles de origen californiano. Inicialmente la resina de dichos árboles era ampliamente utilizada en cosmética y medicina, debido principalmente al olor que desprendía, el cual tenía cierto aroma a vainilla. No fue hasta el año 1839 cuando Edgard Simon, farmacéutico berlinés, realizó el primer intento para polimerizar el poliestireno, no llegando a un buen fin. Se siguió intentando haciendo uso de nuevas rutas, pero no se obtuvo el éxito hasta que no se dispuso del craqueo del etilbenceno. Con este nuevo proceso fue posible la obtención del monómero en grandes cantidades a un coste aceptable. Dos empresas líderes del sector en aquel momento fueron las impulsoras del desarrollo comercial del poliestireno, no obteniendo el mismo resultado. En 1925 la Naugatuck Chemical Company, empresa norteamericana, no consiguió desarrollar comercialmente el poliestireno; en cambio sobre las mismas fechas y cruzando el Atlántico, y más concretamente en Alemania, la I.G. Farbenindustrie consiguió con éxito la comercialización del poliestireno. Posteriormente la Dow Chemical Company entre 1930 y 1938 consiguió optimizar el proceso a través del craqueo del etilbenceno con la adición de los inhibidores necesarios para el proceso industrial. Estos fueron años previos a la Segunda Guerra Mundial donde las necesidades de abastecimiento se incrementaron. Es durante este periodo donde Dow Chemical Company junto con otras compañías, Koppers, Monsanto y Carbide and Carbon, produjeron grandes cantidades de estireno utilizado en un 95 % en la fabricación de GRS, material estratégico en el conflicto armado del momento. El poliestireno es un termoplástico amorfo, también conocido químicamente como polivinilbenceno, los grupos bencénicos característicos de este polímero quedan distribuidos aleatoriamente a lo largo de la cadena polimérica. El uso de catalizadores como el Natta permite obtener poliestireno isotáctico en el que los grupos bencénicos ocupan el mismo lugar a lo largo de la cadena. El poliestireno isotáctico parcialmente cristalino se obtiene con un enfriamiento lento o un tratamiento posterior a 150ºC. La diferente disposición de los grupos supone variaciones del comportamiento mecánico. La cristalinidad que se puede conseguir con el uso de estos dos métodos es del 50%, siendo el punto de fusión de las cristalitas de 230ºC. En este caso, y como es lo habitual en materiales parcialmente cristalinos se pierde la transparencia.

Organolépticos

Para conservar la calidad del producto alimenticio, el envase no debe inducir un cambio detectable en el sabor, aroma, color o consistencia de su contenido. De estos criterios, el sabor y el olor son probablemente los más sensibles a la aceptación por parte del consumidor y la preocupación regulatoria. Entre los principales componentes de los productos alimenticios, las grasas y los aceites son a menudo los más susceptibles a adquirir olor y sabor debido a que muchos productos químicos orgánicos son solubles en ellos. Por lo tanto, los alimentos grasos son bastante susceptibles a las alteraciones del producto y su envasado a largo plazo en envases SBC / GPPS requiere pruebas de almacenamiento y, por lo general, no se recomienda. Los alimentos no grasos son menos propensos a alterar el olor y el sabor. Los volátiles residuales en las resinas SBC suelen estar presentes en niveles tan bajos que el uso normal no plantea problemas de seguridad o salud. Sin embargo, esos rastros diminutos pueden, en algunas condiciones, afectar el olor y el sabor de ciertos alimentos sensibles incluso cuando están presentes en cantidades extremadamente bajas. Dado que los volátiles residuales en GPPS pueden contribuir al olor o sabor del producto alimenticio envasado, las resinas SBC deben mezclarse con grados de GPPS que tengan un bajo contenido residual de monómero de estireno. Según varios estudios de migración, los polímeros SBC muestran un nivel bajo, pero detectable, de migración general a grasas y aceites a temperaturas muy por encima de los 40°C. Por lo tanto, las mezclas SBC y SBC / GPPS no deben usarse en artículos de empaque para el almacenamiento a largo plazo de alimentos grasos por encima de la temperatura ambiente. Por otro lado, las pruebas de almacenamiento por debajo de la temperatura ambiente indican que la migración es extremadamente baja. En condiciones de refrigeración (<6°C), por ejemplo, las mezclas SBC o SBC / GPPS pueden resultar adecuadas para el envasado de alimentos grasos incluso durante períodos de tiempo prolongados. Como hemos visto, los efectos organolépticos dependen en gran medida del tiempo y la temperatura. Con envases de uso inmediato, como vasos de agua, refresco o helado que se llenan y sirven para consumo inmediato, es muy poco probable que se produzca una alteración del producto, debido al corto tiempo de residencia del producto en el envase. Una medida bien probada para mejorar el rendimiento de los artículos de envasado de alimentos hechos de mezclas de SBC/GPPS a los organolépticos, la resistencia a las grasas y la resistencia al agrietamiento por tensión es nuevamente la coextrusión: capas finas de, por ejemplo, PET protegen el sustrato de SBC de ser atacado por grasas y puede preservar el olor y el sabor de alimentos muy sensibles. No se requiere una capa de unión especial para la estructura de SBC coextruida siempre que la capa de recubrimiento de PET sea muy delgada (<0.025 mm). Además del sector del envasado de alimentos, los envases industriales, como los blísters y los envases de visualización transparentes de alta calidad, que ya se utilizan para dispositivos médicos, cosméticos y electrónica de consumo, también se pueden producir de forma rentable utilizando las propiedades de las mezclas SBC/GPPS.

Los polímeros estirénicos ofrecen a muchas industrias una amplia variedad de beneficios, que incluyen:

• Ligero, resistente al agua y con excelente aislamiento térmico

• Rígido, con una alta relación resistencia-peso que ofrece beneficios de ahorro de energía en transporte

• Excelente relación costo-beneficio

• Puede ser irrompible y transparente si es necesario

• Buen aislamiento eléctrico

• Fácil de procesar y producir en una gama de atractivos colores

• Fácil de reciclar

Propiedad	HIPS	ABS	PC	PPE	PAR	PSU	PES	PEI
Tg (°C)	<100	—	150	215	180	186	225	217
Densidad (g/cm3)	1	1	1	1	1	1	1	1
Izod con muescas (J/m)	220	200	905	65	220	80	75	53
HDT a 1,8 MPa (°C)	75	81	132	175	174	173	203	201
Índice de oxígeno (%)	18,00	18,00	25,00	29,00	34,00	30,00	38,00	48,0
UL-94	Burns	Burns	V-2	V-2	V-0	V-2	V-0	V-0
Módulo de tracción (MPa)	1560	2280,0	2380	2690	2060	2480	2410	3590
Resistencia a la tracción (MPa)	15	43	69	80	66	70	82	110
Resistencia química	–	–	–	–	–	–	+	+