ADITIVOS PARA POLÍMEROS

Los polímeros (del Griego: poly: muchos y mero: parte, segmento) son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.

Aditivos

Son los materiales que se incluyen en la formulación de los polímeros para modificar y mejorar sus propiedades físicas, mecánicas y de proceso.

La mayor parte de los polímeros contienen aditivos, que les proporcionan características especiales.

Antioxidantes.

Inhibidores efectivos en la prevención de la oxidación. Protege a los polímeros de la degradación causada por la reacción de oxidación con la atmósfera.

Se utilizan para prevenir la degradación oxidativa del caucho, los plásticos y los pegamentos que causa una pérdida de la fuerza y flexibilidad de estos materiales

Lubricantes.

Reducen la fricción, el calor y el desgaste entre dos superficies.

Como cera o estearato de calcio, que reducen la viscosidad del polímero y mejoran las características de conformabilidad.

Plastificantes. Incorporados a un polímero incrementan su flexibilidad. Pequeñas moléculas o cadenas de bajo peso molecular. Reducen la temperatura de transición vítrea, aumentando la flexibilidad y

elasticidad de los plásticos, así como su flujo en condiciones de fusión (lubricación interna).Cuanto mayor es su proporción, mayor es la flexibilidad que se consigue. Sin los plastificantes sería imposible fabricar láminas, tubos, películas y otras formas flexibles.

No están unidos químicamente al plástico, sino que actúan como lubricante interno, reduciendo las fuerzas de Van der Waals entre las cadenas de polímero y separándolas para impedir que se entrelacen.

Son de especial importancia para el PVC, ya que tiene una Temperatura de transición vítrea muy por encima de la temperatura ambiente.

Los más usados: ftalatos, epóxidos y fosfatos

Ayudantes de proceso.

Mejoran las características de procesado en caliente de polímeros.

Estabilizantes.

Controlan o ajustan las reacciones de deterioro físico-químicas durante su manufactura, composición, procesado y subsiguiente vida del polímero.

-Impiden o retardan el deterioro del polímero debido a efectos del entorno o de la radiación UV.

a) Estabilizadores térmicos: Impiden la degradación de las resinas durante su tratamiento, cuando la masa fundida se somete a altas temperaturas, o alargan la duración de los productos finales que los contienen. PVC gran consumidor (estabilizadores líquidos de Ba y Zn), ya que es muy propenso a degradarse durante el tratamiento (eliminación de átomos de hidrógeno y cloro en forma de ácido clorhídrico, haciendo frágil al polímero).

b) Antioxidantes: Protegen contra el deterioro por oxidación provocada por calor, luz y mecanismos inducidos químicamente. El deterioro se manifiesta como fragilización, inestabilidad de flujo de la masa fundida, pérdida de propiedades de tensión y cambio de color.

-Mecanismos preventivos principales para el control del deterioro: (1) absorción o filtración de la luz UV, (2) desactivación de los iones metálicos y (3) descomposición de los hidroperóxidos en productos que no son radicales.

c) Absorbedores de luz (UV): Estabilizan el color y prolongan la duración del producto.

-Prácticamente todos los plásticos se degradan de diversas formas al exponerse a la luz solar; las más comunes son el cambio de color y la pérdida de propiedades físicas.

-Los polímeros particularmente susceptibles a este tipo de degradación son las poliolefinas, el poliestireno, el PVC, el ABS, los poliésteres y los poliuretanos.

-El más eficaz es el color negro, ya sea en forma de negro de humo, de pintura negra o de un tinte negro. Sin embargo no siempre se puede emplear, por lo que se recurre a diversos productos químicos (benzofenonas, benzotriazoles y fotoestabilizadores de aminas impedidas)

Fibras y cargas refuerzo.

Materiales que mejoran propiedades poliméricas de la matriz polimérica.

Los reforzantes mejoran la resistencia y la rigidez de los polímeros al introducir filamentos de vidrio, polímeros o carbono.

Cargas.

Materiales que mejoran propiedades específicas del polímero y reducen costes.

Agentes compatibilizantes.

Materiales que mejoran la adhesión del plástico a los materiales de relleno inorgánicos, como las fibras de vidrio. Para ello se utilizan silanos y titanatos.

Agentes espumantes

Materiales que producen gas y pueden usarse para generar celdas en materiales poliméricos. En los polímeros, los espumantes son aditivos opcionales que producen una reacción química al llegar a cierta temperatura durante el proceso de inyección o extrusión, formando pequeñas burbujas en la matriz del plástico. Esto consigue que la pieza tenga menor densidad (sea más ligera), pero también ayuda a las propiedades mecánicas como resistencia al impacto, resiliencia, y en nuestro caso, las propiedades ignífugas.

Pueden ser sales simples (bicarbonato de sodio o amonio) o agentes liberadores de nitrógeno (azodicarbonamida)

Retardantes de llama.

Materiales que interfieren con la física y/o la química de la combustión de modo que se modifica la inflamabilidad del polímero.

Pueden ser inorgánicos (Alúmina trihidratada, óxido de antimonio o borato de zinc) u orgánicos (ésteres fosfóricos y compuestos halogenados). El más utilizado es la ATH (alúmina trihidratada) y es muy eficaz en termofijos y en ciertos termoplásticos.

Supresores de humo.

Materiales que interfieren con la física y/o la química de la combustión de modo que se modifica la generación de humo del polímero.

Colorantes

Los colorantes deben impartir colores sólidos a la luz, la temperatura, la humedad, los productos químicos pero sin reducir otras propiedades deseables como el flujo durante el tratamiento, resistencia al microagrietamiento, y la resistencia al impacto. Pueden ser:

Pigmentos: Son los más usados. Son partículas finamente molidas (como el óxido de titanio) que quedan uniformemente dispersasen el polímero. Pueden ser orgánicos e inorgánicos.

Tintes: Se utilizan menos que los pigmentos ya que imparten colores con menor solidez y con tendencia a sangrar y migrar en el sistema plástico.

Negros de humo: Se utilizan como colorantes para proteger los plásticos de la degradación térmica y por UV y como fibra de refuerzo.

Existen colorantes especiales como los metálicos, los fluorescentes, los fosforescentes y las coloraciones nacaradas.