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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