SBR carboxilados - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos



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SBR carboxilados

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XSBR


Al hacer la pregunta de carboxilado frente a no carboxilado, la respuesta se reduce a la adhesión. Algunas aplicaciones exigen un recubrimiento que se adhiera bien al sustrato y otras necesitan un nivel mucho más bajo. Las pinturas son un buen ejemplo de las primeras, y se espera que permanezcan adheridas durante años. La carboxilación es el proceso mediante el cual un fabricante especializado de emulsiones poliméricas  aumenta la adherencia proporcionada por una emulsión de estireno-butadieno. La forma en que se hace esto ocurre en el corazón del proceso de polimerización. Los látex carboxilados de estireno-butadieno tienen propiedades únicas, se encuentran entre los elastómeros más utilizados en una amplia variedad de aplicaciones que contribuyen significativamente a nuestros estándares de vida y a la mejora de nuestra calidad de vida. Debemos distinguir tres grados comerciales diferentes de SBR:

  • SBR curado en frío
  • SBR polimerizado en caliente
  • Carboxilato SBR

Carboxilación

La inclusión de un monómero ácido fuerte como ácido acrílico, ácido de metacrilato de metilo o ácido itacónico en la reacción de polimerización añade ácido carboxílico al polímero. Esto estabiliza la formación de micelas y reduce la cantidad de surfactante necesaria. Un segundo efecto de la carboxilación es agregar capacidad de reticulación. La reticulación es el grado en que las cadenas de polímero se unen entre sí y se puede medir por el "índice de acidez". Un número alto indica más grupos de ácido carboxílico, cuantificando la cantidad de ácido presente.

Reticulación

Si un polímero se visualiza como una sola hebra o cadena, la reticulación los entrelaza, aumentando la resistencia y la tenacidad. En el recubrimiento final, la dureza y el brillo de la superficie son más altos que en los productos de emulsión no reticulados. Mejora la resistencia a la grasa, los disolventes, la abrasión, el calor y los rayos UV, y se mejora la capacidad de unión de los pigmentos. Además, una emulsión carboxilada proporciona una buena adhesión a un sustrato y aumenta con el tiempo.

SBR polimerizado en frío

Polimerizado a temperaturas inferiores a 15°C, tiene un alto peso molecular con un contenido de estireno de 20 a 35% en peso y cadenas casi lineales. Las películas SBR curadas en frío tienen un módulo bajo y un alargamiento alto. Para mejorar las propiedades físicas y mecánicas de estos látex, la polimerización con azufre como acelerador es obligatoria.

SBR polimerizado en caliente

El SBR polimerizado en caliente tiene un contenido de estireno de aproximadamente el 45% y se polimeriza a temperaturas superiores a 35°C. Debido a la temperatura relativamente más alta de la polimerización, se obtienen cadenas lineales más pequeñas con un peso molecular más bajo que el SBR frío. Desde el punto de vista de las propiedades mecánicas, este tipo de látex tiene un módulo más alto y un alargamiento más bajo que el del SBR curado en frío. También en el caso del SBR polimerizado en caliente, el azufre se usa como acelerador. XSBR es un terpolímero preparado por polimerización en emulsión de butadieno, estireno y uno o más ácidos insaturados como ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido tectónico y ácido 3-buteno-1,2,3 tricarboxílico. En algunos casos, también se pueden usar ácido monocarboxílico sustituido y ácidos policarboxílicos sustituidos. Dado que XSBR es completamente único en su estructura y propiedades, se considera un nuevo tipo de polímero. Aunque el porcentaje de estireno generalmente ha variado en un amplio rango, la composición XSBR está compuesta típicamente de aproximadamente 65% de estireno y menos del 3% de un monómero de grupo carboxílico, en particular ácido acrílico o ácido metacrílico, el resto es butadieno . Los látex XSBR tienen un contenido sólido de aproximadamente 52%, un pH entre 7,5 y 9,0 y una distribución de tamaño de partícula monomodo con un diámetro promedio de aproximadamente 150 nm.

Debido a este pequeño tamaño de partícula, la conversión instantánea durante la polimerización en emulsión es alta, lo que conduce a bajas concentraciones de subproductos, como 4-fenilciclohexeno (4-PCH) y 4-vinil-ciclohexeno (4-VCH) generados da la reacción Diels - Aliso de estireno y butadieno. En principio, los látex de los copolímeros carboxilados tienen una estabilidad mecánica y química excepcional en comparación con los de los copolímeros no carboxilados. Esto se debe en parte al tipo de estabilizador utilizado en la producción de estos látex y se deriva principalmente de la presencia de un grupo carboxílico hidrófilo que tiene una alta afinidad con las moléculas de agua. La presencia de un grupo carboxílico también permite que el látex reaccione con reactivos nuevos y adicionales, lo que sin duda es de gran importancia para obtener la adhesión deseable a sustratos polares como telas, papel, etc. Además, permite endurecer el látex sin ninguna restricción con respecto a los agentes vulcanizantes ordinarios como el azufre, pero con epoxis, poliaminas y óxidos metálicos. La polaridad del grupo carboxílico ofrece propiedades mecánicas significativas al látex incluso en la forma no vulcanizada y, por lo tanto, habría poca necesidad de vulcanización. Por otro lado, el grupo carboxílico puede dar como resultado una alta absorción de agua en las películas derivadas de sus látex, lo que se considera la principal desventaja de este grupo funcional. La síntesis de los látex XSBR se realiza de manera muy diferente a la de SBR. Se lleva a cabo en condiciones ácidas para favorecer la copolimerización del monómero de ácido carboxílico.

Las características principales de XSBR son:

Al modificar la composición polimérica (% de estireno, butadieno y otros monómeros acrílicos) y diferentes mezclas de tensioactivos, es posible obtener látex con diferentes temperaturas de transición polimérica (Tg), con dureza variable. A diferencia de SBR, XSBR es un polímero fuertemente ramificado y reticulado físicamente que está relacionado con el grado completo de conversión alcanzado durante la síntesis del polímero. En comparación con el SBR, el XSBR exhibe una temperatura de transición vítrea más alta debido a la polaridad y la naturaleza de auto reticulación. La mayoría de los SBR hechos con métodos de polimerización en emulsión o solución se coagulan comúnmente con los SBR sólidos correspondientes, mientras que XSBR se usa solo en forma de látex. En general, las películas de los látex carboxilados tienen estructuras de panal porque los grupos de ácido carboxílico hidrofílico se acumulan cerca de la superficie de la partícula de látex. En particular, XSBR puede reaccionar con cargas funcionales y, por lo tanto, tiene buenas propiedades mecánicas. La compatibilidad superior de XSBR con rellenos como la sílice ha llevado a la sustitución de látex SBR por látex XSBR en la preparación de compuestos.

Nombres y símbolos

  • SSBR
  • XSB
  • xsbr
  • SB
  • SBR
  • CBX
  • Estireno-butadieno carboxilado

Polimerización

Muchos tipos de polímeros se pueden producir mediante un proceso de polimerización en emulsión caliente. El proceso de látex XSBR (carboxilato de estireno-butadieno, también conocido como "CBX") se basa en una reacción de polimerización en un proceso de emulsión heterogénea por reacción de radicales libres con monómeros insaturados. Los monómeros utilizados son 1,3 butadieno, estireno, acrilonitrilo (en algunos casos) y pequeñas cantidades de comonómeros acrílicos que confieren propiedades adhesivas al producto (acrilamida y ácido acrílico). Después de la polimerización, la conversión de monómero es de aprox. 99%. El producto final se deposita como un líquido blanco que es una suspensión en agua (aproximadamente 50%) de la emulsión polimérica. El látex se transfiere a una columna de extracción, donde se lleva a cabo el vacío para eliminar y recuperar los monómeros que no han reaccionado, principalmente el estireno y el agua de proceso. Los monómeros acrílicos (ácido acrílico, acrilamida y acrilonitrilo) deben mantenerse en tanques dedicados para evitar la congelación o el sobrecalentamiento de los monómeros. Se agregan aditivos y agentes antibacterianos al látex. Para evitar la presencia de coágulos en el producto terminado, el látex se bombea sobre una serie de pantallas vibratorias que eliminan la mayoría de las partículas sólidas.

Aplicaciones

Los campos de aplicación son principalmente en la industria del papel de revestimiento (offset de hojas, offset de banda y papel de impresión de cartón) y en la industria textil (alfombras, termoformado, puntas y fieltros para zapatos), adhesivos, telas (fieltros y alfombra trasera) y soporte en césped sintético, otras siete horas es la impregnación del papel para enmascarar cintas, adhesivos y campos de césped sintético. Otras aplicaciones son guantes, pinturas a base de agua, membranas, así como mezclas y compuestos.

Aplicaciones de las emulsiones de látex polimérico carboxilado

Con una excelente resistencia al agua (debido a los bajos niveles de tensioactivo más la reticulación), buena adherencia y alta resistencia y elasticidad, los productos carboxilados son apropiados en recubrimientos para metales, plásticos y vidrio. También encuentran aplicación en revestimientos de papel y no tejidos.

Aplicaciones para emulsiones de látex no carboxiladas

Siempre que se necesite una adhesión inicial baja y sea deseable que no se acumule con el tiempo, es apropiado un producto no carboxilado. Los revestimientos protectores temporales, como los productos tipo película, son una buena aplicación, al igual que los adhesivos removibles para usar en adhesivos o calcomanías.
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