Los modificadores de impacto son esenciales para aumentar la tenacidad y la resistencia al impacto de los materiales poliméricos. Pero añadiendo a los modificadores de impacto otros aditivos, como cargas o agentes de refuerzo, se puede mejorar aún más el rendimiento de los polímeros. En esta sección, examinaremos el uso de modificadores de impacto junto con cargas o agentes de refuerzo, discutiendo los posibles beneficios, mecanismos y efectos sinérgicos de esta combinación.
Modificadores de impacto: Aumento de la resistencia al impacto y la tenacidad
Modificadores de impacto se fabrican expresamente para aumentar la dureza y la resistencia al impacto de un polímero. Actúan recogiendo y liberando energía durante los impactos, deteniendo la propagación de grietas y reduciendo la probabilidad de fallo. Los modificadores de impacto mejoran las características mecánicas de los polímeros, haciéndolos más adecuados para aplicaciones de alto impacto.
Rellenos: Aumento de la estabilidad y la resistencia
Para mejorar las cualidades mecánicas de un polímero, su estabilidad dimensional y su resistencia al calor, los productos químicos y la abrasión, se suelen añadir cargas. Las cargas minerales (como el talco o el carbonato cálcico), las fibras de vidrio, las fibras de carbono y las adiciones a nanoescala son ejemplos de cargas habituales. Las cargas pueden mejorar el rendimiento general de los polímeros aumentando su rigidez, resistencia y dureza.
Resistencia y módulo de los agentes de refuerzo
Los agentes de refuerzo se utilizan para aumentar la resistencia, el módulo y la estabilidad dimensional de los polímeros. Algunos ejemplos de estos agentes son las fibras de vidrio, los nanotubos de carbono y las fibras de aramida. Al ofrecer soporte estructural, estos compuestos impiden la formación y propagación de grietas, al tiempo que mejoran las cualidades mecánicas generales del polímero.
Efectos sinérgicos de los modificadores de impacto con cargas o agentes de refuerzo
Los modificadores de impacto pueden tener efectos sinérgicos con las cargas o los agentes de refuerzo, mejorando las cualidades mecánicas más allá de lo que puede lograrse con cada aditivo por separado. La combinación de ambos puede aumentar la rigidez, la estabilidad dimensional, la resistencia al impacto y la tenacidad del polímero, incrementando su versatilidad e idoneidad para aplicaciones exigentes.
a. Aumento de la dureza: Mientras que los rellenos o agentes de refuerzo ayudan a aumentar la resistencia a las grietas y a detener su propagación, el modificador de impacto absorbe y disipa la energía del impacto. Dado que las cualidades de absorción de energía del modificador de impacto se ven reforzadas por la capacidad de los agentes de refuerzo para detener las grietas, la combinación mejora la tenacidad.
b. Mayor rigidez y resistencia: Al reforzar la matriz polimérica con fibras o compuestos a nanoescala, la matriz polimérica gana elasticidad y resistencia. La resistencia y rigidez globales del polímero pueden mejorarse aún más cuando se utilizan junto con modificadores de impacto, ofreciendo un equilibrio entre tenacidad y rigidez.
c. Mayor estabilidad dimensional: Las fluctuaciones de tensión y temperatura pueden reducir los cambios dimensionales provocados por los rellenos y los agentes de refuerzo. Los modificadores de impacto pueden añadirse a un material para reducir la fragilidad que puede producirse cuando se utilizan agentes de refuerzo, haciendo que el material sea más estable dimensionalmente.
Consideraciones y dificultades
a. Compatibilidad: Los modificadores de impacto, las cargas y los agentes de refuerzo deben ser compatibles con la matriz polimérica. Para optimizar los efectos sinérgicos de los aditivos, el proceso de selección debe concentrarse en obtener una buena dispersión y una distribución uniforme de cada ingrediente.
b. Consideraciones sobre el procesado: El uso de varios aditivos puede repercutir en los métodos y circunstancias utilizados durante el procesado. Para garantizar una dispersión adecuada y evitar impactos perjudiciales sobre las cualidades del material, podría ser necesario modificar los parámetros de procesado.
c. Consideraciones sobre costes: El uso combinado de rellenos, agentes de refuerzo y modificadores de impacto puede repercutir en los costes. Es necesario evaluar la rentabilidad total teniendo en cuenta los pasos de procesamiento necesarios, los costes de material y las mejoras de rendimiento previstas.
d. Compromisos entre calidades: La combinación de aditivos puede dar lugar a compensaciones entre distintas cualidades. Los modificadores de impacto mejoran la tenacidad, pero otras cualidades como la ductilidad o la procesabilidad pueden verse afectadas por la inclusión de cargas o productos químicos de refuerzo. Por lo tanto, para obtener la mezcla de cualidades requerida, hay que lograr un cuidadoso equilibrio.
Los modificadores de impacto, las cargas y los productos químicos de refuerzo combinados proporcionan una forma potente de modificar las características mecánicas de los polímeros para usos particulares. Las ventajas sinérgicas de esta combinación permiten mejorar la tenacidad, la resistencia, la rigidez y la estabilidad dimensional. Cuando se utilizan modificadores de impacto con cargas o agentes de refuerzo, hay que tener muy en cuenta la compatibilidad, las condiciones de procesamiento, el coste y la compensación de propiedades. Los ingenieros y fabricantes pueden producir materiales de alto rendimiento adecuados para una gran variedad de aplicaciones exigentes, como materiales estructurales y componentes de automoción, eligiendo y optimizando cuidadosamente estas adiciones.
