El rendimiento y los atributos de las mezclas de polímeros dependen en gran medida del tipo de compatibilizador: reactivo o no reactivo. Los aditivos conocidos como compatibilizadores se utilizan para aumentar la compatibilidad de polímeros inmiscibles, mejorando sus características generales y permitiendo la creación de mezclas de calidad superior. Los compatibilizantes no reactivos no sufren reacciones químicas, mientras que los reactivos tienen grupos funcionales que pueden interactuar químicamente con los polímeros. El propósito de este artículo es examinar cómo afecta esta decisión a las cualidades de la mezcla final, al tiempo que se repasan las ventajas e inconvenientes de cada tipo de compatibilizador.

Casamenteros reactivos

Los compatibilizadores reactivos están hechos para interactuar químicamente con los polímeros de la mezcla. Tienen grupos funcionales capaces de crear conexiones covalentes con las cadenas de polímeros, lo que mejora la compatibilidad general de la mezcla y favorece la adhesión interfacial. El compatibilizador y los polímeros se someten a procesos químicos que modifican la estructura molecular de la mezcla y forman una red que mejora sus cualidades mecánicas y térmicas.

1.1 Adhesión mejorada a través de interfaces

Mejorar la adhesión interfacial entre las fases poliméricas inmiscibles es una de las principales ventajas de utilizar compatibilizadores reactivos. Los grupos funcionales del compatibilizador forman enlaces covalentes que reaccionan químicamente con las cadenas poliméricas, tendiendo así un puente sobre la interfaz y reduciendo la tensión interfacial. Como resultado, una mejor transferencia de la tensión entre las fases produce mejores cualidades mecánicas, incluida una mayor resistencia al impacto, alargamiento a la rotura y resistencia a la tracción.

1.2 Mejor estabilidad térmica

Además, los compatibilizadores reactivos pueden aumentar la estabilidad térmica de la mezcla de polímeros. La capacidad de la mezcla para degradarse térmicamente durante el procesado o a altas temperaturas puede evitarse gracias a los enlaces covalentes que se crean durante la reacción con los polímeros. La estabilidad térmica de la mezcla mejora, lo que permite una mayor duración del procesado y una mayor resistencia al deterioro inducido por el calor, al reducir la producción de subproductos volátiles y evitar la escisión de la cadena.

1.3 Funciones personalizadas

La selección de un compatibilizador reactivo permite adaptar las cualidades de la mezcla para satisfacer necesidades particulares. Es posible cambiar selectivamente la interfaz entre las fases eligiendo un compatibilizador con grupos funcionales que reaccionen preferentemente con polímeros específicos. Esto permite ajustar características como la forma, la resistencia mecánica, la estabilidad térmica e incluso la compatibilidad con cargas o aditivos adicionales.

Matriz de equilibrio no reactiva

Los compatibilizadores físicos, a veces denominados compatibilizadores no reactivos, no reaccionan químicamente con los polímeros de la mezcla. Funcionan más bien mediante la disminución de la tensión interfacial y la mejora de las interacciones físicas entre las fases poliméricas inmiscibles. Las características típicas de los compatibilizadores no reactivos son que son anfifílicos o tienen estructuras que pueden interactuar con segmentos polares y no polares de los polímeros.

2.1 Reducción de la tensión interfacial

Al reducir la tensión interfacial entre los polímeros inmiscibles, los compatibilizadores no reactivos actúan. Se desplazan hasta la interfaz, donde crean una capa de compatibilización que sirve de enlace tangible entre las etapas. El aumento de la dispersión y la adhesión entre los dominios de polímeros inmiscibles son posibles gracias a la reducción de la tensión interfacial de esta capa. La homogeneidad de la mezcla y la mejora de las cualidades mecánicas son el resultado de la disminución de la tensión interfacial.

2.2 Control de la morfología

La morfología de la mezcla también puede verse afectada por los compatibilizadores no reactivos. Pueden alterar la distribución y microestructura de los polímeros inmiscibles ajustando el tamaño de los dominios dispersos y la separación de fases. Esto permite crear mezclas con morfologías personalizadas, incluyendo estructuras co-continuas o fases finamente dispersas. El control de la morfología permite mejorar las cualidades mecánicas, como la tenacidad y la resistencia al impacto.

2.3 Mejora de la procesabilidad

Otra ventaja de los compatibilizadores no reactivos es que aumentan la procesabilidad de las mezclas de polímeros. Al reducir la viscosidad de la masa fundida y aumentar su fluidez, actúan como auxiliares tecnológicos que facilitan la mezcla y mejoran su procesabilidad general. Esto puede aumentar la productividad, reducir el consumo de energía y mejorar la compatibilidad con distintos métodos de procesamiento, como la extrusión o el moldeo por inyección.

Factores a tener en cuenta al elegir un compatibilizador

Para garantizar que se obtienen las cualidades deseadas de la mezcla acabada, deben tenerse en cuenta una serie de parámetros a la hora de seleccionar entre compatibilizantes reactivos y no reactivos.

3.1 Compatibilidad de los polímeros

A la hora de elegir un compatibilizador, hay que tener en cuenta su compatibilidad con los polímeros de la mezcla. Cuando existe una reactividad química particular entre los grupos funcionales del compatibilizador y las cadenas poliméricas, los compatibilizadores reactivos funcionan mejor. Por el contrario, los compatibilizadores no reactivos pueden ser más adaptables y utilizarse en mezclas que incluyan una mayor variedad de polímeros.

3.2 Aspectos deseados

En compatibilizador La elección depende en gran medida de las cualidades deseadas de la mezcla final. Los compatibilizadores reactivos y no reactivos ofrecen distintas ventajas en términos de control morfológico, procesabilidad, estabilidad térmica y resistencia mecánica. La selección debe ajustarse a los objetivos y especificaciones particulares de la mezcla.

3.3 Condiciones de tratamiento

La temperatura, las presiones de cizallamiento y el tiempo de permanencia durante el procesado pueden influir en la eficacia del compatibilizador elegido. Los compatibilizadores no reactivos pueden ser más resistentes a los cambios en los parámetros de procesado, mientras que los reactivos pueden necesitar determinadas condiciones de procesado para promover las reacciones químicas.

Las propiedades de las mezclas de polímeros se ven muy afectadas por la selección del compatibilizador, ya sea reactivo o no reactivo. Los compatibilizadores reactivos facilitan los procesos químicos que mejoran la estabilidad térmica, aumentan la adhesión interfacial y permiten características personalizadas. Mediante interacciones físicas, los compatibilizadores no reactivos mejoran la procesabilidad, controlan la morfología y reducen la tensión interfacial. A la hora de elegir un compatibilizador, deben tenerse en cuenta las cualidades deseadas, las circunstancias de procesamiento y la compatibilidad de los polímeros. Seleccionando cuidadosamente el compatibilizante adecuado, se pueden optimizar las cualidades de la mezcla final y obtener las características de rendimiento deseadas en diversas aplicaciones.