Plásticos modificados  son cada vez más frecuentes en la sociedad moderna, sobre todo en las industrias del automóvil y los electrodomésticos. Dado que la aplicación de los productos depende con frecuencia de la dureza de los materiales, la tecnología de endurecimiento de plásticos ha sido objeto de estudio y atención tanto en círculos académicos como industriales para muchos tipos de tecnologías de plásticos modificados. En este artículo abordaré las siguientes cuestiones relativas al endurecimiento de plásticos:

1. ¿Cómo puede probarse y evaluarse la durabilidad de los plásticos?

2. ¿Cuál es el principio del endurecimiento del plástico?

3. ¿Qué tipos de productos químicos endurecedores se emplean con frecuencia?

4. ¿Cómo se pueden hacer más duraderos los plásticos?

5. ¿Cómo puedo comprender que la capacidad debe aumentarse antes del endurecimiento?

Tenacidad plástica caracterizada por el rendimiento

 -Una mayor rigidez reduce la probabilidad de deformación del material, mientras que una mayor tenacidad aumenta la probabilidad de deformación.

grande. La resistencia al impacto, que comúnmente se refiere a la energía absorbida por el spline antes de romperse, es la capacidad del spline o de la pieza para sobrevivir al impacto. La resistencia al impacto no puede considerarse un atributo fundamental del material, ya que varía en función de la forma del spline, el procedimiento de ensayo y el estado de la muestra de ensayo. Los resultados de las distintas metodologías de ensayo de impacto no pueden compararse.

Las pruebas de impacto pueden realizarse de varias maneras. Existen tres tipos diferentes de pruebas de impacto: impacto a temperatura normal, impacto a baja temperatura e impacto a alta temperatura; impacto por flexión -impacto de carpa y de viga en voladizo, impacto por tracción, impacto por torsión e impacto por cizalladura- y pruebas de impacto único de alta energía y de impacto múltiple de pequeña energía, en función de la energía y el número de impactos utilizados. Pueden elegirse diferentes técnicas de ensayo de impacto para distintos materiales o aplicaciones, lo que da lugar a una variedad de resultados que no pueden compararse.

Mecanismos y factores que influyen en el endurecimiento del plástico

1. La teoría de la banda de cizalladura

Las dos funciones principales de las partículas de caucho en el sistema de mezcla de plásticos endurecidos con caucho son:

Por un lado, provoca muchas grietas y bandas de cizallamiento en la matriz como lugar de concentración de tensiones;

Por otro lado, se puede evitar que las grietas se conviertan en fracturas destructivas limitando su capacidad de propagación.

Las bandas de cizallamiento pueden ser inducidas por el campo de tensión hacia la conclusión del frenesí para detenerlo. Además, detiene el crecimiento de las grietas cuando entran en la zona de cizallamiento. Se utiliza energía durante la formación y el crecimiento de muchas grietas y bandas de cizallamiento cuando el material está sometido a tensión, lo que aumenta la tenacidad del material. El shear banding se asocia con la formación de cuellos estrechos, mientras que el craze se muestra macroscópicamente como un evento de blanqueamiento por tensión. Estos dos fenómenos tienen comportamientos distintos en diversos sustratos plásticos.

Por ejemplo, el PVC endurecido tiene una alta tenacidad de la matriz, y la fluencia se produce principalmente por bandas de cizallamiento. En cambio, la matriz de HIPS tiene una tenacidad matricial baja, el cuarteo, el blanqueamiento por tensión y el volumen de cuarteo aumentan, y la dimensión transversal permanece esencialmente inalterada. Hay cuellos finos pero no blanqueamiento por tensión; un porcentaje significativo está ocupado por HIPS/PPO, vetas plateadas y bandas de cizallamiento; los cuellos finos y el blanqueamiento por tensión se producen juntos.

(2) El efecto endurecedor de los plásticos depende principalmente de tres variables.

1. Características de la resina matriz

Según los estudios realizados, el aumento de la tenacidad de la resina matriz incrementará el efecto endurecedor de los plásticos endurecidos. La tenacidad de la resina matriz puede aumentarse de las siguientes maneras:

Reduzca la distribución del peso molecular aumentando el peso molecular de la resina matriz y aumente la tenacidad regulando la cristalinidad, el grado de cristalización, el tamaño y la forma de los cristales. Por ejemplo, añadir un agente nucleante al polipropileno (PP) acelera la cristalización y refina la estructura del grano, aumentando la resistencia a la fractura del material.

2. Dosis y características del agente endurecedor

A. El impacto del tamaño de partícula de la fase dispersa del agente endurecedor'Las cualidades de la resina matriz y el valor ideal del tamaño de partícula de la fase dispersa del elastómero'son diferentes para los plásticos endurecidos con elastómeros. Por ejemplo, el tamaño ideal de las partículas de caucho en HIPS se sitúa entre 0,8 y 1,3 m, el tamaño ideal de las partículas de ABS ronda los 0,3 m y el tamaño ideal de las partículas de ABS modificado con PVC es de aproximadamente 0,1 m.

B. El impacto de la cantidad de agente endurecedor aplicado; el parámetro de distancia entre partículas está conectado con la cantidad ideal de agente endurecedor añadido;

C. El impacto de la temperatura de transición vítrea del agente endurecedor: cuanto mayor es el efecto endurecedor, menor es la temperatura de transición vítrea de los elastómeros en general;

D. Cómo afecta el agente endurecedor a la resistencia de la interfaz de la resina matriz'La forma en que la resistencia de la unión de la interfaz afecta al efecto endurecedor varía en función del sistema;

E. El impacto de la estructura del elastómero endurecedor, en la que influyen el tipo de elastómero, el nivel de reticulación, etc.

3. La fuerza que une las dos fases

El mayor rendimiento macroscópico global del plástico se debe sobre todo a la ganancia en resistencia al impacto, pero una buena fuerza de unión entre las dos fases también puede hacer posible que la tensión se transmita con éxito entre las fases utilizando más energía. Esta fuerza de unión suele considerarse como la interacción entre dos fases. La copolimerización en bloque y la copolimerización por injerto son técnicas frecuentes para mejorar la fuerza de unión entre dos fases. Se diferencian en que crean enlaces químicos mediante técnicas como el injerto y la copolimerización en bloque. Copolímero de bloque SBS, poliuretano, ABS y copolímero de injerto HIPS.

Pertenece a la categoría de mezclas físicas para polímeros endurecidos, pero la idea básica es la misma. Los dos componentes deben ser en cierto modo compatibles y crear sus propias fases en el mecanismo de mezcla ideal. Entre las fases hay una capa de interfaz. Las cadenas moleculares de los dos polímeros' se difunden entre sí en la capa de interfaz, y el gradiente de concentración es claro. A medida que se intensifica la mezcla, la compatibilidad de los componentes da lugar a una fuerte fuerza de unión, que posteriormente mejora la difusión para dispersar la interfase y espesar la capa de interfase. La tecnología crucial para crear aleaciones de polímeros en este punto es la tecnología de compatibilidad de polímeros, ¡que también incluye el endurecimiento del plástico!

¿Para qué sirven los endurecedores para plástico? ¿Cómo se dividen?

Cómo separar los agentes endurecedores comunes para plásticos

1. Endurecimiento de elastómeros de caucho: EPR, EPDM, butadieno, natural, isobutileno, nitrilo, etc.; adecuado para la modificación del endurecimiento de resinas plásticas usadas;

2. Endurecimiento de TPE: SBS, SEBS, POE, TPO, TPV, etc.; se utilizan sobre todo para endurecer poliolefinas o resinas no polares, así como para endurecer polímeros con grupos funcionales polares como poliésteres y poliamidas. Siempre que se añada compatibilizador;

3. Los copolímeros con núcleo y los terpolímeros reactivos se utilizan para endurecer plásticos técnicos y aleaciones de polímeros de alta temperatura, como ACR (acrilatos), MBS (copolímero de acrilato de metilo-butadieno-estireno), PTW (copolímero de acrilato de etileno-butilo-acrilato de metilo-glicidilo) y E-MA-GMA (copolímero de acrilato de etileno-metilo-glicidilo).

4. Mezcla y endurecimiento de plásticos técnicos de alta resistencia, como PP/PA, PP/ABS, PA/ABS, HIPS/PPO, PPS/PA, PC/ABS, PC/PBT, etc.; la tecnología de aleación de polímeros es esencial para este proceso;

5. Endurecimiento mediante otras técnicas, como el uso de resina de sarina (un ionómero metálico de DuPont) o nanopartículas (como nano-CaCO3);

El endurecimiento de los polímeros modificados puede clasificarse a grandes rasgos en las siguientes circunstancias en la producción industrial real:

1. Para satisfacer las exigencias de uso, debe aumentarse la dureza de la resina sintética; algunos ejemplos son el GPPS, el PP homopolímero, etc;

2. Aumentar significativamente la tenacidad de los polímeros, como el nailon que es extremadamente resistente, para satisfacer las exigencias de tenacidad extrema y uso prolongado en situaciones de baja temperatura;

3. El rendimiento del material disminuye tras la modificación de la resina, como el relleno y el retardante de llama. Es necesario realizar un endurecimiento eficaz ya mismo.

La polimerización por adición de radicales libres suele utilizarse para producir polímeros de uso general. Las cadenas laterales y la cadena principal de la molécula carecen de grupos polares. Los plásticos técnicos pueden endurecerse añadiendo partículas de caucho y elastómeros para conseguir un mayor efecto endurecedor. Normalmente, se utiliza la polimerización por condensación para crearlo. Los grupos polares se encuentran en la cadena lateral o en el grupo terminal de la cadena molecular. Puede hacerse más resistente utilizando partículas de caucho o elastómero funcionalizadas.

Diferentes tipos de endurecedores para resinas de uso frecuente

¿Qué opinan los profesionales? Aumentar la capacidad es el secreto para endurecer el plástico.

En general, cuando se exponen a fuerzas externas, los plásticos absorben y liberan energía a través de los procesos de desprendimiento de la interfaz, cavitación y cesión por cizallamiento de la matriz. Los elastómeros con alta compatibilidad, a excepción de las resinas poliméricas no polares, pueden aplicarse directamente. Para alcanzar el objetivo de endurecimiento final cuando se utilizan partículas (mismo principio de compatibilidad), otras resinas polares deben compatibilizarse con éxito. Los copolímeros de injerto indicados anteriormente interactuarán fuertemente con la matriz cuando se utilicen como endurecedores, incluyendo:

(1) La reacción de adición entre el grupo funcional epoxi y el grupo hidroxilo, carboxilo o amina terminal del polímero tiene lugar tras la apertura del anillo.

(2) Mecanismo de endurecimiento del núcleo: el caucho tiene un efecto endurecedor mientras que el grupo funcional exterior es totalmente compatible con los componentes;

(3) Mecanismo de endurecimiento del ionómero: La red de reticulación física se crea cuando los iones metálicos y los grupos carboxilato de las cadenas poliméricas forman un complejo que endurece el material.

En realidad, este enfoque de compatibilización puede aplicarse a todas las mezclas de polímeros si se considera el endurecedor como una clase de polímeros. La compatibilización reactiva es una tecnología que debemos emplear a la hora de crear mezclas de polímeros beneficiosas para la industria, como se ilustra en la tabla siguiente. El término "agente endurecedor" se refiere ahora a algo diferente, como un "compatibilizador endurecedor de interfaz" ¡La palabra "emulsionante" es bastante descriptiva!

En conclusión, el endurecimiento de los plásticos es igual de importante para los plásticos cristalinos que para los amorfos, y tanto los plásticos de uso general como los de ingeniería y los de ingeniería especial están mejorando su resistencia al calor al tiempo que se encarecen. Las exigencias de resistencia al calor, resistencia al envejecimiento, etc. son mayores, y también es una prueba importante para la tecnología de modificación y endurecimiento de plásticos. Sin embargo, mantener una excelente compatibilidad con la matriz y los componentes es el factor más crucial y vital.