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EuroWire – Julio de 2010
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artículo técnico
Figura 6
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Resultados del alargamiento usando
funcionalidades
alternativas
que
demuestran
mejoras significativas en la ductilidad respecto al
sistema puro EVA-ATH
Resistencia a la tracción (MPa)
Alargamiento (%)
del polibutadieno, y por consiguiente,
el mayor contenido de vinilo obliga a
la funcionalidad a situarse mucho más
cercana. Además del Mn, ésta es una
característica discriminante entre LPBD-3
y LPBD-4.
La agregación de polibutadienos líquidos
directamente en el flujo del material fun-
dido no es posible debido a su estado
físico.
Los agentes de acoplamiento han sido
predispersados en el ATH en un portador
líquido seco DLC (dry liquid carrier) en un
mezclador de alto corte. Se ha obtenido
un polvo de flujo libre activo al 50% que
puede ser alimentado lateralmente en la
extrusora con facilidad.
Algunos trabajos anteriores han demo-
strado que la incorporación de un
monómero iónico funcional de diacrilato
en poliolefinas genera una estructura
entrecruzada iónica.
El mecanismo se basa en los radicales
libres generados por el calor y el corte
durante la formación del compuesto.
Un monómero iónico, tipo SR-732, ha
sido provisto como medio para aumentar
las propiedades mecánicas en las zonas
etilénicas del EVA.
2.2 Preparación de la muestra
Se ha usado un Brabender TSE-20 para
fundir la mezcla de las formulaciones
examinadas en este estudio. La extrusora
de tornillos gemelos corrotantes tenía
una relación L/D de 40:1, con diseño del
tornillo configurado para homogeneizar
altas cargas de rellenador. Se han
predispersado los aditivos en el ATH
alimentándolos aguas abajo a 20D.
Se han realizado experimentos usando
un perfil de temperatura plano de
aproximadamente 50°C por encima de la
temperatura de ablandamiento Vicat, a
80rpm. Un producto extrusionado en una
sola línea ha sido pasado a través de un
canal de agua, y ha sido peletizado.
Todas las formulaciones contenían un 60%
en peso de ATH y un 4% en peso de LPBD.
Se han realizado formulaciones de base
para establecer el efecto del LPBD sobre
el EVA.
Se han moldeado probetas para la prueba
de tracción ASTM usando una moldeadora
por microinyección Boy Machines XS 11-T.
Se ha utilizado un perfil de temperatura
análogo a la extrusión. Las probetas han
sido estiradas en un probador de tracción
Thwing-Albert según las normas ASTM
D-638. Se han recogido los datos de la
carga de fluencia y del alargamiento de
rotura.
3 Resultados
El conocimiento detallado de la influencia
de los LPBDs sobre el EVA ha sido
determinante para conocer su influencia
sobre los sistemas cargados con ATH.
Las
Figuras 1
y
2
ilustran el efecto de una
muestra representativa de LPBDs en la
base EVA.
Las
Figuras 1
y
2
demuestran que los LPBDs
tienen una influencia negativa en la carga
de fluencia y el alargamiento de rotura.
Los LPBDs no eran compatibles con el EVA
y han producido su plastificación.
Los LPBDs 1 y 2 no funcionalizados han
tenido un impacto igual en las propiedades
del EVA, lo que indica que el contenido
de Mw y de vinilo no han sido variables
influyentes. Por el contrario, los dos homó-
logos que contenían la funcionalidad
anhídrido ofrecían una mayor resistencia
a la tracción, y, en el caso del LPBD-3, un
mejor alargamiento.
Parece evidente que la funcionalidad
anhídrido ha vuelto al LPBD más com-
patible con la fase EVA, y que el menor
Mw del LPBD-3 respecto al LPBD-4 ha
producido menor dispersión de gotitas.
La introducción de ATH en el sistema ha
llevado a los resultados presentados en las
Figuras 3
y
4
.
La
Figura 3
demuestra que todos los LPBDs
reducen la carga de fluencia del EVA
cargado con ATH. Los LPBD-3 y LPBD-4
funcionalizados han resultado mejores
que sus homólogos no funcionalizados,
lo que en parte indica una mejora de la
adherencia interfacial entre fases.
En la
Figura 4
, todos los LPBDs a excepción
del LPBD-3 han mejorado el alargamiento
de rotura. Para el LPBD-3, la causa de una
mayor reducción del alargamiento puede
tener dos razones.
Primero, las pequeñas cadenas altamente
funcionales (Mn 2.500) pueden haber
tenido múltiples puntos de interacción
con la superficie ATH y haber envuelto
el mineral. Por consiguiente, no han
quedado segmentos de cadenas libres
para enredarse con el EVA y hacer de
compatibilizador.
En segundo lugar, el LPBD-3 tenía un
70% de vinilo, que probablemente se
había entrecruzado durante la formación
del compuesto. Un análisis del módulo
elástico ha indicado que el LPBD-3 ha
provocado un aumento significativo
respecto al material de base, propio de un
material entrecruzado.
Los LPBDs no funcionalizado han sido
usados para humedecer mejor el rellenador
mineral ayudando a su dispersión.
El LPBD-4 ha mejorado el alargamiento del
sistema cargado en un 450%. Probable-
mente, el LPBD-4 ha tenido menores
interacciones entre la funcionalidad
hidroxilo y la funcionalidad anhídrido en
la superficie del ATH, manteniendo una
cola para compatibilizarse/enredarse con
el EVA.
Además del peso molecular y del
contenido de vinilo, se han evaluado
LPBDs funcionalizados alternativos. Las
Figuras 5
y
6
ilustran los resultados de
estos aditivos, además del SR-732.
Las
Figuras 5
y
6
demuestran que
reduciendo la carga de anhídrido en el
LPBD (LPBD-5), se aumenta la resistencia a
la tracción y el alargamiento.
Como se ha dicho antes, es de gran
importancia tener una asociación entre el
aditivo y la superficie del rellenador, pero
también asegurar que haya suficiente
enredo de las cadenas entre el aditivo y el
EVA.
La reducción del contenido de MA en el
aditivo ha disminuido la probabilidad de
formación de enlaces múltiples con la
superficie del ATH, aumentando de esta
Figura 5
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:
Los resultados de la resistencia a la
tracción para funcionalidades alternativas indican
que el LPBD con un 5% de funcionalidad (anhídrido
incluido) tienen un impacto menor en la resistencia
a la tracción
Puro
Puro