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Polímeros
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Polímeros

   

 

 
   
   

Copolímeros y Terpolímeros.

 

A continuación se citaran los copolímeros y terpolímeros de mayor aplicación en la industria:

 

SAN

Copolímero de estireno-acrilonitrilo en los que el contenído de estireno varía entre 65 y 80 %. Estos materiales tienen buena resistencia a los aceites lubricantes, a las grasas y a las gasolinas.

Asimismo, tiene mejores propiedades de impacto, tensión y flexión, que los homopolímeros del estireno. Los copolímeros son transparentes, pero con un ligero color amarillo que se vuelve más oscuro a medida que aumenta el contenido en acrilonitrilo. Al mismo tiempo mejora la resistencia química, la resistencia al agrietamiento ambiental y la resistencia térmica al aimentar el porcentaje en acrilonitrilo.

El SAN se usa cuando se requieren partes rígidas, con buena estabilidad dimensional y buena resistencia térmica, por ejemplo, en partes de las máquinas lavaplatos y en piezas para radios u televisores.

Se lo emplea en grandes cantidades en la industria alimenticia. los copolímeros con 30 % estireno y 70 % acrilonitrilo, son excelentes barreras contra el oxígeno, el CO2 y la humedad.

 

ABS

Terpolímero acrilonitrilo-butadieno-estireno. Son materiales heterogéneos formados por una fase homogénea rígida y una elastomérica.

Originalmente se mezclaban emulsiones de los dos polímeros de SAN y polibutadieno. La mezcla era coagulada para obtener ABS.

Ahora se prefiere polimerizar estireno y acrilonitrilo en presencia de polibutadieno. De esa manera, una parte del estireno y del acrilonitrilo se copolimerizan formando SAN y otra porción se injerta sobre las moléculas de polibutadieno.

El ABS se originó por la necesidad de mejorar algunas propiedades del poliestireno de alto impacto. Este material tiene tres desventajas importantes:

  • Baja temperatura de ablandamiento.
  • Baja resistencia ambiental.
  • Baja resistencia a los agentes químicos.

La incorporación del acrilonitrilo en la fase continua, imparte mayor temperatura de ablandamiento y mejora considerablemente la resistencia química. Sin embargo, la resistencia ambiental se vuelve todavía menor, pero este problema se resuelve empleando aditivos. Las propiedades del ABS son suficientemente buenas para varias aplicaciones:

- Artículos moldeados,

-Artículos extruidos.

 

Copolímeros estireno-butadieno.

Éstos son los hules sintéticos que han sustituído practicamente en su totalidad al natural, en algunas aplicaciones como las llantas para automóviles.

Los hules sintéticos contienen 25 % de estireno y 75 % butadieno; sus aplicaciones incluyen en oreden de importancia:

  • Llantas,
  • Espumas,
  • Empaques,
  • Suelas para zapatos,
  • Aislamiento de alambres y cables eléctricos,
  • Mangeras.

Los copolímeros de estirenio-butadieno con mayor contenido de batadieno, hasta de 60 %, se usan para hacer pinturas y recubrimientos ahulados. Para mejorar la adhesividad, en ocasiones se incorpora el ácido acrílico o los ésteres acrílicos, que elevan la polaridad de los copolímeros.

 

Otros copolímeros del estireno.

MBS. Se obtienen injertando metacrilato de metilo o mezclas de metacrilato y estireno, en las cadenas de un hule de estireno-batadieno.

Acrílicos. Copolímeros de metacrilato-butilacrilato-estireno o de metacrilato-hexilacrilato-estireno.

Otros copolímeros importantes del estireno, se realizan polimerizando en suspensión, estireno en presencia de divinil-benceno, para obtener materiales entre cruzados, que por sulfonación y otras reacciones químicas se convierten en las conocidas resinas de intercambio iónico.

 

Poliestireno de alto impacto.

Para hacer este material, se dispersa un elastómero en una matríz que puede ser de poliestireno o de algunos de sus copolímeros. Las variables importantes de la fase continua son:

  • Distribución de pesos moleculares.
  • Composición, cuando se trata de un copolímero.

Las variables importantes de la fase elastomérica son:

  • Número, tamaño, distribución de tamaños y formas de las partículas dispersadas.
  • Composición, si es un copolímero.
  • Grado de entrecrusamiento en el elastómero.

Existen dos procedimientos para obtener poliestireno de alto impacto:

  • Mezclar poliestireno directamente con el elastómero.
  • Mezclar estireno, el elastómero, el catalizante y el acelerante y se produce la polimerización.

 

CPE.

Los polietilenos clorados se obtienen clorando polietileno de alta densidad con 30 % a 40 % de cloro. Tiene baja cristalinidad y baja temperatura de transición vítrea. Un nivel de cloro del 36 % resultó experimentalmente para un buen balance al impacto-dispersabilidad-procesabilidad.

 

EVA.

Copolímero del etileno y acetato de vinilo con 30 % a 50 % del acetato, posee propiedades elastoméricas.

 

Lubricantes.

Los lubricantes mejoran la procesabilidad de los polímeros, realizando varias importantes funciones.

  • Reducen la fricción entre las partículas del material, minimizando el calentamiento friccional y retrasando la fusión hasta el punto óptimo.
  • Reducen la viscocidad del fundido promoviendo el buen flujo del material.
  • Evitan que el polímero caliente se pegue a las superficies del equipo de procesamiento.

A los lubricantes se los clasifican en:

  • Lubricantes externos, que son los que reducen la fricción entre las moléculas del polímero y disminuyen la adherencia polímero metal.
  • Ceras parafínicas, con pesos moleculares entre 300 y 1500, y temperaturas de fusión entre 65 a 75 °C. Las lineales son más rígidas, por su mayor cristalinidad. En las ramificadas, la cristalinidad es menor y los cristales más pequeños.
  • Ceras de polietileno, son polietilenos de muy bajo peso molecular, ligeramente ramificadas, con temperaturas de fusión de 100 a 130 °C. Son más efectivas que las parafinas.
  • Ceras tipo éster, se trata de glicéridos obtenidos de cebos y contienen ácidos grasos con 16 a 18 átomos de carbono. El más importante es el triesterato.

Los lubricantes internos y las amidas de los ácidos también se emplean con este fin.

 

Polímeros de bloque e injertos

Se han desarrollado nuevos métodos interesantes para la síntesis de copolimeros de bloque e injertos. Estos métodos han encontrado aplicación practica en la preparación de poliestireno de alta resistencia al impacto, de los cauchos de elevada resistencia a la abrasión y de fibras acrílicas.

Un principio de la copolimerización por injertos consiste en polimerizar un monomero, el monomero-B, en presencia de un polímero, el poli-A, de manera tal que los centros iniciadores de las reacciones de la segunda polimerización estén situados todos en el polímero original. Una forma particularmente efectiva de conseguir este resultado es someter el poli-A a la degradación mecánica en presencia del mono-B. Si las cadenas del polímero se rompen por la acción mecánica, se forman dos radicales libres en el punto de ruptura de la cadena. Estos dos radicales pueden utilizarse si se evita que se recombinen o desproporcionen uno con el otro o que sean consumidos por algún otra impureza reactiva, como el oxigeno y en presencia de un monomero vinílico. Muchos tipos de agitación mecánica, particularmente el prensado en calandria, la molienda, la compresión en estado plástico y la agitación y sacudimiento en solución, conducen a la unión química del segundo monomero y el primer polímero. Para que la degradación mecánica sea efectiva, conviene que el poli-A tenga un peso molecular relativamente alto. Se han echo grandes progresos en la injertación del estireno, esteres acrílicos y acrilonitrilo al caucho y a muchos elastomeros sintéticos; los monomeros vinílicos también se ha injertado a la celulosa y derivados de esta, poliésteres, poliamidas, poliéteres y proteínas. Los productos resultantes combinan en forma muy interesante las propiedades de los dos compuestos.

Los trabajos sobre la radiación de injertos han progresado considerablemente, sobre todo mediante el empleo de mejores fuentes de radiación penetrante (aparato de Van de Graaff, acelerador lineal, Co60 y Cs137) y por el descubrimiento de que la luz ultravioleta es capaz también de producir enlaces transversales e injertos en presencia de sensibilizadores. En muchos casos se ha reducido substancialmente la degradación indeseable del poli-A producida por la acción de la radiación y penetrante, mediante la aplicación de estabilizadores del tipo amina aromática disulfuro aromático.

Pueden obtenerse injertos muy efectivos de todos los tipos de polímeros vinílicos si la cadena del poli-A lleva un grupo amino aromático primario. Este grupo es asilado primero

después es nitrosilado.

La nitrosamina puede isomerizarse al diazoester, este a su vez, se disocia con desprendimiento de hidrogeno y produce un radical libre que se fija químicamente a la cadena:

El radical acilo se transfiere rápidamente con los átomos de hidrogeno disponibles y no inicia la polimerización del mono-B. Por este método se ha efectuado un injerto de monomeros vinílicos sobre el poliestireno parcialmente aminado.

Una nueva forma de preparar los copolimeros de bloque se basa en la protección de la cadena que crece por propagación anionica contra la terminación por solvatacion del extremo de la cadena por el disolvente. Si el sodio se hace reaccionar a baja temperatura en tetrahidrofurano con naftaleno, se transfiere un electrón del sodio al sistema aromático:

La solución resultante es verde y muy sensible al oxigeno. Si se le agrega estireno, el color cambia a rojo debido a que el electrón solitario se transfiere al monomero estireno, que se dimeriza inmediatamente para formar un bis-anion conforme a la siguiente reacción:

Las cargas negativas están compensadas por dos iones de sodio, pero permanecen disociadas porque están fuertemente solvatadas por el tetrahidrofurano. Las cargas negativas del bis-ion son capaces de iniciar la polimerización del estireno, y a cada lado del centro iniciador crece una cadena hasta que es consumido todo el monomero, puesto que la solvatacion por el disolvente evita la terminación (polímeros vivientes). Después de consumido el monoestireno puede agregarse otro monomero, y como la polimerización continua, se forman copolimeros de bloque cuya composición y peso molecular pueden regularse fácilmente por la adición de los componentes y por la terminación del crecimiento posterior de la cadena con oxigeno u otro interruptor de la etapa.

 

 
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