ADITIVOS PARA PLASTICOS

1. ADITIVOS PARA PLASTICOS Centro de Investigación en Química Aplicada Santiago Sánchez ssanchez@ciqa.mx

2. A A Monómeros Petróleo ADITIVOS Polímeros

3. Aditivos

4. Aditivos para plásticos 1.- INTRODUCCION Usualmente los polímeros necesitan la ayuda de uno o más aditivos o modificadores para cumplir con su función, ya que casi nunca se utilizan en forma individual y sin la presencia de estos aditivos, algunas aplicaciones de los materiales plásticos no existirían.

5. En un principio, la función de los aditivos y modificadores fue vencer algunas limitaciones en los materiales plásticos. Por ejemplo, para convertir el PVC rígido en flexible, para proteger de los efectos de la degradación producida por el calor y la luz así como para mejorar la resistencia al fuego. Más tarde, los esfuerzos se enfocaron hacia el procesamiento de plásticos, dando como resultado los lubricantes y ayudas de proceso.

6. Más recientemente, los modificadores y aditivos son capaces de cambiar la forma y función de los plásticos y mejorar sus propiedades físicas. Por ejemplo, los agentes espumantes nos permite fabricar productos celulares, los agentes de acoplamiento mejoran los enlaces interfaciales entre resina y carga para aumentar las propiedades físicas y los modificadores de impacto aumentan la resistencia de los plásticos.

7. Aditivos en plásticos • Antiacidos • Antioxidantes • Colorantes • Lubricantes • Agentes nucleantes • Antiestaticos • Estabilizadores UV • Otros

8. Desde la polimerización es importante el uso de aditivos • Cuando se sintetiza un polipropileno se utilizan catalizadores que frecuentemente dejan residuos ácidos en la resina. • Por esa razón desde ese momento se le agregan aditivos como: • ANTIACIDOS • Los mas utilizados son estearato de calcio o de Zn.

9. Efecto del antiácido sobre la corrosión

10. Los polímeros son muy sensible a la degradación termo- oxidativa, debido a su estructura química. • Por esa razón es importante utilizar aditivos conocidos como: • ANTIOXIDANTES

11. Muchos productos son formulados con colorantes • Los colorantes se dividen en • Pigmentos • Tintes

12. PigmentosLos Pigmentos son materiales orgánicos o inorgánicos, que son prácticamente insolubles en el polímero donde están dispersos. Esto significa que los pigmentos están siempre presentes en la matriz polimérica en forma de partículas. Tintes Los tintes son colorantes solubles en el polímero se encuentran dispersos en la matriz polimérica. Esto significa que no hay partículas visibles en la pieza coloreada, lo cual imparte transparencia.

13. Pigmentos

14. Pigmentos Los pigmentos inorgánicos a base de plomo y cadmio se han usado en gran cantidad en la industria del plástico, debido a su bajo costo y sus buenas propiedades. No obstante su uso se ha limitado debido a problemas ambientales. Esta limitación ayudó al desarrollo de los pigmentosorgánicos

15. Pigmentos • Existen diferentes familias de pigmentos orgánicos: • Poli cíclicos (antraquinona, dioxazina) • Compuestos azo (sales mono azo y diazo) • Complejos metálicos (ftalocianina)

16. Tintes

17. Si el colorante se disuelve parcialmente puede ocurrir migración, afectando las características del producto.

18. Interacción con otros aditivos Algunos pigmentos pueden cambiar su apariencia al interactuar con otros componentes como son agentes antiestáticos o compuestos metálicos como estearato de zinc.

19. Concentrados y compuestos • El concentrado (masterbatch) es una mezcla de resina con una alta concentración de aditivos

20. Concentrados El concentrado tiene las siguientes ventajas: • Mejor mezclado de aditivos y resina • Dispersivo y distributivo

21. Compuestos • Compuesto: Mezcla de resina y aditivos con la concentración del producto final.

22. Compactación de los aditivos

23. DISPERSION Es la determinación de la cantidad y tamaño de partículas por unidad de área del sistema mezclado, generalmente esta determinación se efectúa mediante microscopía Entre mejor disperso está un sistema, existe una mayor uniformidad de distribución de las partículas. La escala de examinación se refiere al tamaño de las muestras tomadas en un análisis, esta escala debe ser tomada de acuerdo a la naturaleza del material mezclado.

24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mezclado Dispersivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ETAPAS EN EL PROCESO DE MEZCLADO Mezclado Dispersivo En esta etapa hay una reducción en el tamaño de las partículas a la vez que se distribuyen

25. Maddock Cavidades Egan El mezclado dispersivo tiene por objetivo disminuir el tamaño de las partículas o aglomerados que se están mezclando. En este caso sí se requiere de mayores esfuerzos, lo cual producirá un aumento en la temperatura del plástico, y puede causar degradación.

26. ETAPAS EN EL PROCESO DE MEZCLADO Mezclado Distributivo En esta etapa no hay cambio en el tamaño de las partículas, solamente se incrementa su distribución en el polímero Mezclado Distributivo

27. Piña Pins El mezclado ocurre en la zona de plastificación y en la zona de bombeo. Muchos husillos incluyen una zona específica para mejorar el mezclado. El mezclado distributivo tiene por objetivo distribuir todas las partículas que se están mezclando. En este caso, no se requiere de altos esfuerzos para lograr un buen mezclado.

28. La dispersión es esencial para obtener buenas propiedades • Los defectos causados por no tener una buena dispersión pueden ser: • Variabilidad del color • Perdida de propiedades mecánicas. • Defecto de la pieza inyectada.

29. DISPERSION DE UNA CARGA EN UN POLIMERO

30. EQUIPOS DE MEZCLADO • MEZCLADORES TIPO LOTE (BATCH) • Mezclador interno Banbury • Mezclador intensivo • Molino de rodillos • MEZCLADORES TIPO CONTINUO • Mezclador estático • Extrusor monohusillo con cabezal de mezclado • Extrusor monohusillo reciprocante • Extrusor doble tornillo

31. MEZCLADOR BANBURY Consta de dos rotores que giran en direcciones opuestas y a distinta velocidad, generándose cambios en el patrón de Flujo. Se alcanzan grandes esfuerzos de corte en este equipo, por lo que provee un mezclado dispersivo y distributivo Los materiales se alimentan a presión mediante una tolva neumática, o de peso constante, siendo muy importante el factor de llenado.

33. MEZCLADOR INTERNO

37. MOLINO DE RODILLOS ABIERTO Es un sistema abierto de rodillos que giran a diferentes velocidades calentados mediante resistencias eléctricas ó vapor y variándose la abertura y produciéndose ahí los esfuerzos de corte. Este equipo de mezclado se utiliza en la elaboración de compuestos en la industria hulera, ya que produce un mezclado adecuado para los aditivos y cargas en los hules

41. MEZCLADOR INTENSIVO El mezclador intensivo está diseñado para mezclar polímeros en polvo con cargas y aditivos (aditivos líquidos inclusive), consiste de un sistema de aspas de diseño especial que se encuentran dentro de un recipiente montadas en un eje central que generan calentamiento por fricción y con sistema de enchaquetado par calentar ó enfriar Vienen equipados con controladores para regular la velocidad de 400-600 rpm a 900-1400 rpm. El material es mezclado creándose un efecto de remolino. Se obtiene una distribución y dispersión de los componentes de la mezcla.

44. 2.- Degradación por acción del calor

45. Todos los polímeros sufren reacciones de degradación en presencia de oxígeno a altas temperaturas durante: • Polimerización • Transformación y reciclado • En almacen • Su uso

46. Para proteger a los polímeros contra la Termo-oxidación, se emplean aditivos llamados ANTIOXIDANTES

47. Polímeros estables: PS, PMMA • Polímeros sensibles: poliolefinas (PP), hules • Polímeros muy sensibles: PVC, poliacetales

48. La TERMODEGRADACIÓN se manifiesta mediante cambios en: • Color • Superficie • Transparencia • Prop. mecánicas (Flexión, tensión y elongación) • Fluidez

49. Los cambios físicos se deben a cambios químicos: • Aumento en peso molecular • Disminución en peso molecular

50. Ruptura de cadenas Hay una disminución en peso molecular debido a una ruptura de cadenas.