El nailon, o las poliamidas, se emplean ampliamente en muchas industrias diferentes por sus ventajosas cualidades mecánicas. No obstante, con frecuencia se añaden sustancias químicas endurecedoras a los materiales de poliamida para mejorar aún más su rendimiento en aplicaciones exigentes. Estas sustancias son esenciales para mejorar las cualidades mecánicas de las poliamidas, como la solidez, la resistencia al impacto y la tenacidad. El objetivo del COACE es presentar una sinopsis exhaustiva de los métodos mediante los cuales los agentes endurecedores de poliamida mejoran las características mecánicas de los materiales de poliamida.
Refuerzo de fase dispersa
El refuerzo en fase dispersa es una de las principales formas en que los agentes endurecedores mejoran las características mecánicas de las poliamidas. Los aditivos endurecedores de caucho o nanopartículas se dispersan por la matriz de poliamida. Como absorbente de tensiones, esta fase dispersa libera energía e impide que las grietas se propaguen. Al formar un camino enrevesado para la propagación de grietas, los productos químicos endurecedores aumentan la tenacidad y la resistencia al impacto de las poliamidas e incrementan la capacidad del material para soportar cargas mecánicas.
Los productos químicos endurecedores tienen la capacidad de provocar una deformación plástica y favorecer la formación de bandas de cizallamiento en los materiales de poliamida. Los agentes endurecedores absorben energía y experimentan deformación plástica en respuesta a tensiones externas, evitando el colapso catastrófico. Al repartir las tensiones y detener la propagación de las grietas, los mecanismos de deformación plástica y cizallamiento mejoran la tenacidad de las poliamidas y aumentan la resistencia del material a la fractura.
Compatibilidad de fases y adhesión interfacial
La matriz de poliamida y los agentes endurecedores eficaces tienen una buena compatibilidad de fases y adhesión interfacial. Debido a su compatibilidad, se garantiza que los agentes endurecedores y la matriz formen un fuerte vínculo que facilita la disipación eficaz de la energía y la transferencia de la tensión. Al evitar la deslaminación o la desconexión entre los agentes endurecedores y la matriz, una mayor adhesión interfacial mejora las características mecánicas de las poliamidas y aumenta la tenacidad y la resistencia del material.
Absorción de energía y amortiguación
Las partículas de caucho y los elastómeros termoplásticos, dos agentes endurecedores habituales, poseen naturalmente estas cualidades. Estos compuestos, cuando se añaden a las poliamidas, absorben la energía del impacto y la liberan en forma de calor, lo que reduce la concentración de tensiones e impide que se propaguen las grietas. Los materiales de poliamida tienen mayor tenacidad y resistencia al impacto gracias a sus mecanismos de absorción de energía y amortiguación, lo que los hace más apropiados para circunstancias de carga dinámica.
Pinzamiento y desviación de grietas
En los materiales de poliamida, determinados agentes endurecedores, como las fibras o las nanopartículas, actúan como agentes de inmovilización y desviación de grietas. Estos agentes impiden la propagación de las grietas inmovilizando o desviando la ruta de las grietas a medida que se desplazan por la matriz. Al aumentar la energía necesaria para la propagación de las grietas, este mecanismo mejora la tenacidad y la resistencia a la fractura de las poliamidas.
Refuerzo y transferencia de carga
La matriz de poliamida se refuerza y la transferencia de carga dentro del material aumenta gracias a agentes endurecedores como partículas metálicas o refuerzos de fibra. Al dispersar la tensión de forma más uniforme, estos compuestos disminuyen la tensión localizada concentrada e impiden la formación o propagación de grietas. Las poliamidas pueden soportar mayores cargas mecánicas gracias a su mayor resistencia, rigidez y tenacidad, que son el resultado de sus procesos de refuerzo y transferencia de carga.
Modificaciones microestructurales
El material puede sufrir cambios microestructurales como resultado del uso de productos químicos endurecedores de poliamidas. Por ejemplo, algunos agentes endurecedores fomentan el desarrollo de estructuras cristalinas más homogéneas y finas, lo que mejora las características mecánicas de las poliamidas. La mejora de la cristalinidad y la disminución de la formación de huecos son ejemplos de alteraciones microestructurales que conducen a un aumento de la resistencia, la tenacidad y la estabilidad dimensional del material de poliamida.
Efectos sinérgicos
En ocasiones, la combinación de varios agentes endurecedores puede tener un efecto sinérgico que mejore las características mecánicas de las poliamidas. Por ejemplo, el uso conjunto de partículas de caucho y nanopartículas puede mejorar la tenacidad, la fuerza y la resistencia a los impactos al combinar la capacidad del caucho para absorber energía con las propiedades de refuerzo de las nanopartículas. El aumento personalizado de las propiedades de los materiales de poliamida es posible gracias a los efectos sinérgicos.
En resumen, las propiedades mecánicas de los materiales de poliamida se ven reforzadas por agentes endurecedores de poliamida mediante diversos métodos, como la absorción de energía, la fijación de grietas, el refuerzo de la fase de dispersión, la deformación plástica, la compatibilidad de fases y los efectos sinérgicos. El diseño y la creación de materiales de poliamida de alto rendimiento para diversos usos, como los sectores de bienes de consumo, automoción y aeroespacial, son posibles gracias a la comprensión de estos mecanismos. Las prestaciones mecánicas de las poliamidas pueden mejorarse considerablemente añadiendo los agentes endurecedores adecuados, satisfaciendo así las demandas de aplicaciones y condiciones exigentes.
