Tema_2_Presentacion_Tipos_de_plasticos_aditivacion_y_mezclado

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Tema 2. Tipos de plásticos, aditivación y mezclado.
� Termoplásticos
� Plásticos de altas prestaciones
� Termoestables
� Elastómeros
� Composites
� Plásticos espumados 
�Cristales líquidos
1. Tipos de plásticos 
Tema 2. Tipos de plásticos, aditivación y mezclado.
1. Tipos de plásticos. 
1.1. Termoplásticos
Polímeros lineales, ramificados o no
Funden, son solubles y reciclables, fáciles de procesar y económicos
Propiedades muy dependientes de la temperatura de trabajo
PE, PP, PS, PVC
� Estructura
� Ventajas
� Inconvenientes
� Ejemplos Polímero Abreviatura Unidad de repetición
Polietileno PE
Polipropileno PP
Poliestireno PS
Poli(cloruro de 
vinilo)
PVC
CH2 CH2
CHCH2
CH3
CH2 CH
CHCH2
Cl
1.2. Plásticos de altas prestaciones
� Estructura
� Ventajas
� Inconvenientes
� Ejemplos
Termoplásticos con anillos bencénicos en la cadena principal
Funden, son solubles, propiedades mecánicas muy buenas incluso a T elevadas, 
resisten a líquidos corrosivos
Temperaturas de procesado muy elevadas, caros
O
C O C
O
CO
CH3
CH3
CH3
CH3
O
COS
O
Polímero Abreviatura Estructura
Poliésteres aromáticos APE
Poliimidas PI
Polisulfonas PSU
1. Tipos de plásticos. 
O
O
O
C
CH3
CH3
N
PI, PAEK
APE, PSU
1.3. Termoestables
� Estructura
� Ventajas
� Inconvenientes
� Ejemplos
Reticulados
Buen comportamiento a altas temperaturas, resistencia química, 
buena estabilidad dimensional
Procesado lento, no reciclables, poca variedad de materiales y 
métodos de transformación
1. Tipos de plásticos. 
Polímero Abreviatura Unidad de repetición
Poliuretano 
reactivo
PU
Resina de 
Fenol-
formaldehido
CH2
CH2
CH2
OHOH
NH COO R OCO NH R'PUR, resinas fenol-
formaldehído
1.4. Elástomeros
� Estructura
� Ventajas
� Inconvenientes
� Ejemplos
Polibutadienos parcialmente reticulados
Muy tenaces y elásticos
Procesado lento, no reciclables
Poliisopreno
1. Tipos de plásticos. 
Elástomeros permanentes Elástomeros termoplásticos
� Estructura
� Ventajas
� Inconvenientes
� Ejemplos
Reticulación que se invierte con T ó 
mezclas de termoplástico + caucho
Funden, son reciclables
Menos elásticos que los permanentes
PP+EPDM
1.5. Composites
� Estructura
� Ventajas
� Inconvenientes
Termoplásticos a veces parcialmente entrecruzados con estructura 
celular llena de gas
Muy baja densidad, conductividad térmica, eléctrica, acústica
Procesado complejo y enfriamiento muy lento
� Estructura
� Ventajas
� Inconvenientes
1.6. Espumas
Matriz termoplástica o termoestable y carga con elevada resistencia a la tracción
Excelentes propiedades mecánicas, elevada dureza y resistencia a la tracción
Caros y difíciles de procesar
1. Tipos de plásticos. 
1.7. Cristales líquidos
� Estructura
� Ventajas
� Inconvenientes
Termoplásticos basados en poliésteres aromáticos
Excelentes propiedades térmicas, mecánicas y ópticas
Caros
1. Tipos de plásticos. 
2. Tipos de aditivos 
Aditivo: material disperso físicamente en la matriz polimérica 
sin afectar su estructura molecular
Función del aditivo Tipo de aditivo
Aditivos que facilitan el 
procesado 
Estabilizantes
Lubricantes
Aditivos que modifican las 
propiedades mecánicas
Plastificantes
Cargas reforzantes
Modificadores de impacto
Aditivos que disminuyen costos 
de las formulaciones
Cargas 
Diluyentes y extendedores
Modificadores de propiedades 
superficiales
Agentes antiestáticos
Aditivos antideslizamiento
Aditivos antidesgaste
Promotores de adhesión
Modificadores de propiedades 
ópticas
Pigmentos y colorantes
Agentes de nucleación
Aditivos contra el envejecimiento Estabilizantes contra luz UV 
Fungicidas
Otros Agentes espumantes
Retardantes de llama
2. Tipos de aditivos 
Requisitos tecnológicos de los aditivos:
� Ser eficaces
� No deben interferir en otras propiedades
� Deben tener la compatibilidad adecuada con el polímero
� No deben ser volátiles en las condiciones de procesado
� No deben exudar ni tender a agregarse
� Deben cumplir la normativa respecto a toxicidad
La concentración de aditivo en una formulación se suele 
expresar en phr (parts per hundred of resin)
2. 1. Plastificantes
Un plastificante es una “sustancia que se incorpora a un material 
plástico o elastómero para aumentar su flexibilidad y facilitar su 
transformación. Puede reducir la viscosidad del fundido, rebajar la 
temperatura de transición vítrea o disminuir el módulo elástico del 
fundido”. Generalmente se requiere alta eficacia.
Teoría del volumen libre
Volumen libre= facilidad de movimiento de 
las cadenas
NO RESUELVE CUESTIONES COMO:
¿por qué algunos polímeros pueden 
plastificarse y otros no y por qué algunas 
sustancias son buenos plastificantes y 
otras no?
40-180 phr
2. 1. Plastificantes
Modelo de Moorshead
Polímero y plastificante deben tener una fuerza cohesiva similar
Familia Plastificante Estructura
Ftalato DINP
Diiso-nonil 
ftalato
Fosfato TFF
Trifenil fosfato
Adipato DOA
Diiso-octil 
adipato
Epoxi Epoxiestearato 
de octilo
C
C
O
O
O
O
C9H19
C9H19
O
P O
O
O
H17C8 O
(CH2)8
O
CC
O
O C8H17
C8H17
O
C C
O
OH17C8 (CH2)14 C
� Los polímeros reticulados y cristalinos no se pueden plastificar
� Los polímeros polares no cristalinos se plastifican fácilmente
40-180 phr
2. 1. Plastificantes
� Grupos polares
� Grupos polarizables
� Grupos apolares
Estructura del plastificante:
Buena compatibilidad y resistencia a la tracción
Buena flexibilidad
40-180 phr
2. 2. Estabilizantes
Antioxidantes
Un estabilizante debe 
• controlar o retrasar los procesos de descomposición
• ser compatible
• ser eficaz
• no afectar a otras propiedades
0-6 phr
Se combinan con los radicales libres o con los peróxidos
 
C(CH
3
)
C(CH
3
)
OH
(CH
3
)C
.+ R
(CH
3
)C
C(CH
3
)
C(CH
3
)
O.
RH+
Fenoles impedidos o aminas aromáticas
2. 2. Estabilizantes
Absorben energía de una longitud de onda perjudicial para los polímeros 
y la reemiten a otra longitud de onda
Estabilizantes UV
 OH
C O
O
hν
O
C
OH OH
C
OO
H H
O
Quinona hν+
Benzofenonas, benzotriazoles, acrilonitrilos
2,2’-dihidroxibenzofenona
Quelato
Salicilato de fenilo
‘
2. 2. Estabilizantes
� Reacción del estabilizante con el haluro de hidrógeno formado en la 
descomposición del polímero
Estabilizantes Térmicos
HCl + R2M RMCl + RH
MCl2 
+ RHHCl + RMCl
� Reacción del estabilizante con las estructuras lábiles presentes en el 
polímero
CHCH CHCl + Zn(OOCR)2 CH(OCOR)CH CH + ClZn(OOCR)
+ Cl2ZnCHCH CH(OCOR)
+ ClZn(OOCR)CHClCH CH
Carboxilatos metálicos (Ba, Ca, Zn, Cd, Pb, Sn)
2. 3. Lubricantes
Un lubricante debe:
• reducir las fuerzas de fricción entre la granza y las partes 
metálicas de la máquina
• reducir las fuerzas de fricción entre el polímero fundido y las 
partes metálicas de la máquina
• reducir las fuerzas de fricción durante las operaciones de 
acabado
• ser eficaz
• No afectar a otras propiedades
0-2 phr
2. 3. Lubricantes
Lubricantes externos (de capa límite)
Lubricantes internos
Reducen la fricción entre el polímero y las 
partes metálicas de los equipos de 
procesado.
Estearatos metálicos (Ca, Pb), ceras y ac. esteárico
Reducen la fricción entre las moléculas de polímero a 
temperaturas elevadas, facilitando el flujo del 
fundido. 
No deberían migrar a la superficie
Derivados de ceras, ésteres y alcoholes de cadena larga
0-1 phr
0-2 phr
2. 4. Cargas
Una carga debe:
• reducir costes de la formulación (deben ser baratas y/o ligeras)
• no afectar a otras propiedades (color, propiedades mecánicas y 
reológicas)
• dispersarse de forma correcta (no deshumedecer)
5-50 phr
Inorgánicas: carbonato calcico, sílice, óxidos, microesferas de vidrio, etc.
Orgánicas: celulosa, almidón, cáscara de almendra, etc.
2. 5. Retardantes de llama
Un retardante de llama debe
• reducir la tendencia a la ignición: por recubrimiento del área 
expuesta o por que conducen a la formación de gases 
incombustibles
1-10 phr
Bromurosy cloruros orgánicos, óxidos de antimonio, fósforo y boro
Polímero 
+ calor
Polímero poroso 
+ volátiles combustiblesPirólisis
(endotérmica)
+ oxígeno
Combustión 
(exotérmica)
2. 6. Agentes espumantes
Un agente espumante debe
• crear una estructura celular (celdillas llenas de gas)
• dispersarse adecuadamente
0-5 phr
Heptano, pentano, cloruro de metilo
Agentes espumantes físicos:
Generan el gas mediante evaporación o sublimación
Agentes espumantes químicos:
Generan el gas mediante reacción química
Azodicarbonamida, benzosulfil hidracina
2.7. Modificadores de impacto
Un agente modificador de impacto debe
• mejorar la resistencia al impacto 
Se consigue mediante mezclas de una matriz rígida termoplástica con un 
material elástico (caucho), generando una estructura de 2 fases con in 
buen contacto entre ambas fases.
Ejemplos: HIPS = PS + PB
2. 8. Pigmentos y colorantes
Pigmentos
Se deben dispersar adecuadamente en el polímero
Dan acabados opacos
No migran
0,1-0,5 phr
Óxidos de hierro (ocres), titanio (blanco) cromatos de plomo (amarillo), 
cinc (verdes)
Colorantes
Son compatibles con el polímero
Dan colores muy brillantes y acabados traslúcidos
Pueden migrar y degradarse
Ftalocianina (azules), rodamina (rojos) quinacridona (violeta y magenta)
3. MECANISMOS DE MEZCLADO
Mezclado extensivo (blending)
El tipo de mezclador depende de:
� Estado físico de los polímeros y aditivos
� Grado de dispersión que se desee alcanzar
� De la cizalla que se aplica en el procesado
Mezclado intensivo (compounding)
4. FORMULACIONES BÁSICAS
Proceso Formulación Conc.
(phr)
Moldeo Rotacional Polímero: PVC, E 
Estabilizante: Estearato Ca/Zn 
Coestabilizante: Aceite de Soja epoxidado
Plastificante: DINP
Pigmento
100 
2 
4 
70
0.1
Soplado Polímero: PVC, S o M 
Estabilizante: Octoato de Zn 
Coestabilizante: Aceite de Soja epoxidado
Modificador de impacto: ABS
100 
0.2
3 
10
Inyección Polímero: PVC, S 
Estabilizante: líquido Ba/Cd/Zn 
Coestabilizante: Aceite de Soja epoxidado
Lubricante: Aceite esteárico 
Estabilizante UV: negro de carbón
100 
2 
5 
0.4 
0.3
Inyección (Espuma) Polímero: EVA 
Reticulante: Peróxido de dicumilo
Espumante: Azodicarbonamida
Ayu. Espumante: ZnO
100 
1.5
2.5 
1.5
Extrusión Polímero: PVC, S o M 
Estabilizante: Estearato tribásico de Pb 
Plastificante: Trimellitato
Retardante de llama: Trióxido de Sb
Carga: Carbonato Cálcico
100 
7 
70 
6 
50