Se pueden añadir cargas al nailon, un termoplástico muy utilizado y adaptable, para mejorar sus propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas. Sin embargo, puede resultar difícil distribuir uniformemente rellenos personalizados muy cargados por toda la matriz de nailon. Una dispersión desigual puede reducir el rendimiento del material y causar problemas de procesamiento. Además de ofrecer consejos sobre cómo elegir los aditivos para mejorar la calidad de la dispersión, este artículo pretende dar a los lectores un conocimiento exhaustivo de las variables que afectan a la dispersión de las cargas en el nailon.
La dispersión de cargas dentro de una matriz polimérica desempeña un papel crucial en la determinación de las características mecánicas, la estabilidad dimensional y el acabado superficial del material. Lograr una dispersión homogénea resulta esencial para el nailon modificado densamente relleno, a fin de preservar el rendimiento previsto del material.
Variables que afectan a la dispersión del relleno
Hay una serie de variables que afectan a la dispersión de los rellenos modificados muy cargados en las matrices de nailon. Entre ellas se incluyen la interacción polímero-relleno, las condiciones de procesamiento de la masa fundida, la carga de relleno, el tratamiento de la superficie y el tamaño y la forma del relleno.
Aditivos para mejorar la dispersión
a. Agentes de acoplamiento: La mejora de la compatibilidad entre el relleno y la matriz de nailon depende principalmente de los agentes de acoplamiento. Al mejorar la adhesión interfacial, disminuyen la aglomeración y favorecen la dispersión homogénea. Los titanatos y los silanos son agentes de acoplamiento comunes para los compuestos de nailon.
b. Agentes dispersantes: Durante el procesamiento de la masa fundida, los agentes dispersantes como los surfactantes y los dispersantes ayudan a separar y estabilizar las partículas de relleno evitando que se aglutinen. Unos buenos agentes dispersantes mejoran las características del material y fomentan una dispersión uniforme del relleno.
c. Modificadores reológicos: Durante el procesado, los modificadores reológicos afectan a la forma en que se funde la matriz polimérica. La dispersión del relleno puede mejorarse mediante estas adiciones optimizando la viscosidad y los índices de cizallamiento. Los agentes que controlan el flujo y aumentan la viscosidad son dos tipos de modificadores reológicos.
d. Agentes nucleantes: Estos agentes pueden ayudar a regular el comportamiento de cristalización de la matriz polimérica. Fomentan el crecimiento de cristales más homogéneos y pequeños, lo que puede ayudar a distribuir las cargas de manera más uniforme. Los productos químicos orgánicos y el talco son agentes nucleantes comunes para el nailon.
Los criterios de selección de los aditivos son los siguientes
a. Compatibilidad: los aditivos tienen que funcionar con el relleno concreto que se utilice y con la matriz de nailon. La compatibilidad garantiza una dispersión eficaz y la prevención de efectos negativos en las cualidades del material.
b. Condiciones de procesado: Las adiciones deben ser apropiadas para las velocidades de cizallamiento, los tiempos de residencia y las temperaturas de fusión. Se puede conseguir una mejor dispersión con unas condiciones de procesado ideales.
c. Requisitos de rendimiento: Tener en cuenta las características mecánicas, térmicas y eléctricas del producto final previsto. Elija aditivos que mejoren la dispersión del relleno y, al mismo tiempo, estas cualidades.
d. Consideraciones medioambientales: Evaluar cómo afectan las adiciones a la capacidad del material para sostenerse medioambientalmente. Seleccione los aditivos de acuerdo con las especificaciones legales y favorables para el medio ambiente.
Enfoques de caracterización
Para evaluar la calidad de la dispersión de los compuestos de nailon modificado con alto contenido de relleno pueden utilizarse diversos métodos de caracterización. Se trata de análisis reológicos, difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de transmisión (MET) y microscopía electrónica de barrido (MEB).
En conclusión, el rendimiento óptimo de los materiales requiere la dispersión uniforme de cargas modificadas altamente rellenadas en matrices de nailon. La calidad de la dispersión puede mejorarse eligiendo los aditivos adecuados, como agentes de acoplamiento, agentes dispersantes, modificadores reológicos y agentes nucleantes. A la hora de elegir los aditivos, la compatibilidad, los parámetros de procesamiento, las necesidades de rendimiento y la sostenibilidad medioambiental son consideraciones fundamentales. Además, se utilizan técnicas de caracterización para evaluar la calidad de la dispersión y apoyar la mejora adicional del material compuesto. En algunos productos modificados con nailon se añadirá una cantidad significativa de material de relleno. Para ayudar a rellenar el material de dispersión en esta situación, se aconseja un compatibilizador de alto flujo. Los compatibilizadores de alto flujo pueden hacer que el compatibilizador sea más eficaz aunque no aumenten la fluidez general. El término "anhídrido modificado" describe cómo el elastómero SEBS tiene un grupo funcional anhídrido. Los compuestos químicos conocidos como anhídridos están formados por dos átomos de oxígeno y un grupo carbonilo. Los grupos anhídridos se añaden al SEBS para mejorar algunos aspectos de su función, concretamente la estabilidad y la resistencia al envejecimiento. Una buena estabilidad significa que el Coace®W1G-F muestra poco deterioro o degradación en diferentes circunstancias ambientales, manteniendo sus cualidades mecánicas y físicas a lo largo del tiempo.
