El acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) es un termoplástico muy conocido por su excelente combinación de resistencia, rigidez y facilidad de procesamiento. El ABS es vulnerable al agrietamiento o la fractura en circunstancias de gran tensión debido a sus limitaciones inherentes de resistencia al impacto. Para evitar este problema, se utilizan modificadores de la dureza para aumentar la resistencia al impacto del ABS.
Modificadores de la dureza del ABS
Modificadores de impacto y Modificadores de la tenacidad del ABS son aditivos fabricados específicamente para mejorar las características mecánicas del ABS, en particular su resistencia a los impactos. Estos modificadores mejoran la capacidad de la matriz del ABS para absorber y disipar la energía durante los impactos cambiando su estructura molecular y su forma.
Mecanismos para aumentar la tenacidad
2.1 Endurecimiento del caucho
El endurecimiento del caucho es una de las formas más eficaces de aumentar la resistencia al impacto del ABS. Este método consiste en añadir componentes elastoméricos a la matriz del ABS, como polibutadieno (PBD) o monómero de etileno-propileno-dieno (EPDM). En la matriz de ABS, las partículas de caucho actúan como absorbentes de energía, absorbiendo eficazmente la energía del impacto y reduciendo las concentraciones de tensión para detener el crecimiento de grietas.
2.2 Control de la morfología de las fases
La gestión de la morfología de las fases dentro de la matriz de ABS es otro componente esencial de la mejora de la tenacidad. La distribución y el tamaño de las partículas de caucho pueden ajustarse para aumentar considerablemente la resistencia al impacto. Cuando se consigue la morfología de fase deseada, se utilizan métodos que incluyen la composición por fusión, la mezcla por fusión y el procesamiento reactivo para garantizar una disipación eficaz de la energía durante el proceso.
Mecanismos de modificación del impacto
3.1 Cizallamiento y cavitación
Las partículas de caucho en la matriz de ABS favorecen la cavitación y la deformación por cizallamiento durante un impacto. Cuando la tensión localizada hace que las partículas de caucho se deformen y creen huecos dentro de la matriz, se produce la cavitación. La energía del impacto se disipa eficazmente y se evita el desarrollo de grietas gracias a que estos huecos actúan como zonas de absorción de energía. Por otro lado, la elasticidad por cizallamiento implica una deformación localizada de la matriz de ABS, que provoca la disipación de la energía y evita el colapso catastrófico.
3.2 Deflexión de grietas y pinzamiento
Para mejorar aún más la resistencia al impacto, los modificadores de la tenacidad del ABS favorecen además los mecanismos de anclaje y deflexión de la fractura. Al anclar el frente de la grieta, las partículas de caucho distribuidas funcionan como barreras físicas que impiden la progresión de la grieta. La fractura en propagación también puede ser desviada por las partículas de caucho, lo que haría que cambiara de rumbo y perdiera energía a lo largo de una trayectoria sinuosa.
Modificadores para mejorar y elegir la dureza del ABS
4.1 Compatibilidad de los materiales
La compatibilidad de los materiales debe tenerse muy en cuenta a la hora de seleccionar el modificador de dureza adecuado. Para garantizar un rendimiento óptimo, deben evaluarse variables como la temperatura de transición vítrea (Tg) del modificador, su solubilidad en ABS y su compatibilidad con otros aditivos.
4.2 Distribución y tamaño de las partículas
La resistencia al impacto se ve sustancialmente afectada por el tamaño y la distribución de las partículas de caucho dentro de la matriz de ABS. La dureza aumenta como resultado de una transferencia de tensiones y una disipación de energía más eficientes causadas por el menor tamaño de las partículas y su dispersión uniforme.
4.3 Condiciones de concentración y transformación
La cantidad de modificador de tenacidad presente y las condiciones en las que se procesa el material durante la composición o el moldeo también influyen en su resistencia al impacto. Para lograr el equilibrio adecuado entre la mejora de la tenacidad y otras cualidades mecánicas del ABS es necesario encontrar la mejor concentración y los mejores parámetros de procesamiento.
Aplicaciones y próximos cambios
Los modificadores de la dureza del ABS se utilizan en diversos sectores, como los productos de consumo, la electrónica y la automoción, para aumentar la resistencia a los impactos. El ABS es una opción recomendada para componentes de seguridad crítica por su capacidad para soportar fuerzas de impacto sin fallar.
La investigación actual se centra en la creación de mecanismos innovadores de endurecimiento, la búsqueda de nuevos productos químicos modificadores y la mejora de los enfoques de modificación actuales con el objetivo de lograr una mejora continua. El objetivo es seguir mejorando la resistencia al impacto del ABS y hacer frente a dificultades concretas en diversos campos de aplicación.
Los modificadores de la dureza del ABS son esenciales para mejorar la resistencia al impacto del ABS cambiando la forma y la estructura molecular de la sustancia. Los modificadores de la tenacidad aumentan eficazmente la capacidad del material para soportar las presiones de impacto mediante el endurecimiento del caucho, la gestión de la morfología de las fases, la cavitación, la elasticidad por cizallamiento, la fijación de grietas y los mecanismos de deflexión. El equilibrio ideal entre la resistencia al impacto y otras propiedades mecánicas del ABS puede alcanzarse seleccionando, concentrando y procesando cuidadosamente los modificadores de la tenacidad. Se prevén nuevas mejoras en los métodos de modificación del ABS y una expansión de su aplicación potencial en numerosas industrias gracias a la investigación y el desarrollo continuos en este campo.
