aditivos

5/10/2018 aditivos - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/aditivos-55a0bac77bb9a 1/23

ADITIVOS

Actualmente existe una gran cantidad de

aditivos, como refuerzos, pigmentos,

colorantes, cargas y modificadores, quepermiten a los fabricantes impartir cualidades

específicas a las materias primas,

aumentando la variedad de oportunidades de

aplicación y muchas veces obteniendo costosmenores.



ADITIVOS

Son materiales inorgánicos y orgánicos, que se incorporan a los plásticos antes y

durante su transformación, con el fin de modificar sus propiedades, mejorar su

presentación, aumentar la resistencia a medios externos o facilitar su

procesamiento.

Un aditivo adecuado debe cumplir algunos requisitos, como son:

–Facilidad para dispersarse en el plástico

–Mejorar las propiedades del producto

–Facilitar el procesamiento

–No ser tóxico

–No desarrollar efectos secundarios

Los aditivos se comercializan en diferentes presentaciones como: líquidos,

polvos, pastas y masterbatch.



Masterbatch.-

Es un compuesto con una base plástica, que

contiene una alta concentración de uno o más

aditivos. Se utilizan en cantidades específicas

con el plástico base con el fin de obtener la

concentración final requerida

Generalmente, estos aditivos se mezclan con

los plásticos, mediante métodos físicos, lo que

ofrece mejor funcionalidad, menores costos,versatilidad de colores y facilidad de

procesamiento.



Los aditivos de acuerdo a la propiedad o característica de

procesamiento que modifiquen o desarrollen se clasifican en:

ADITIVOS DE PROCESAMIENTO• Estabilizadores al calor • antioxidantes• lubricantes

• agentes deslizantes• modificadores de flujo• modificadores de viscosidad

ADITIVOS FUNCIONALES• Cargas• Plastificantes• Pigmentos

• Modificadores de impacto• Retardantes a la llama• Supresores de humo• Agentes antibloqueo• Agentes antiestáticos• Absorbedores de luz UV

• Fungicidas• Agentes espumantes• Agentes de extrecruzamiento• Aromatizante

ADITIVOS MULTIFUNCIONALES• Agentes nucleantes• Agentes de acoplamiento•Negro de humo



ADITIVOS DE PROCESAMIENTO

Su principal función es evitar que el polímero se degrade durante

el tiempo que permanece en el equipo de transformación,

proporcionando cualidades que facilitan su procesamiento, como

son:

•Eliminar la adherencia del plástico a cualquier parte del equipo

•Mejorar el flujo para aumentar la velocidad de producción

•Disminuir la degradación ante el efecto de la temperatura

•Reducir desperdicios y costos, aumentando la productividad.



Estabilizadores al calor

Son utilizados principalmente para proteger compuestos de PVC,

por su gran sensibilidad a la degradación térmica, lo que provoca

pérdida de propiedades mecánicas y decoloración del producto

moldeado.Cuando el PVC es expuesto al calor se promueve el

desprendimiento de moléculas de ácido clorhídrico en presencia

de la humedad ambiental; los estabilizadores al calor retardan el

desarrollo de estas reacciones, de tal manera que el PVC pueda

transformarse sin riesgo de perder propiedades en el producto final




Estabilizadores primarios.- Previenen la degradación térmica delPVC y tienen las siguientes características:

• Neutralizan el ácido clorhídrico generado

• Eliminan los puntos de inicio de la reacción

• Previenen la auto-oxidación

• Reducen la fragmentación mecanoqúimica, funcionando como

lubricantes internos

Los más comunes son:

• Mercapturos de antimonio

• Jabones y sales de plomo• Mezclas de metales

• Compuestos organometálicos de estaño




Estabilizadores secundarios.- No poseen el efecto de

termoestabilización como tal, sin embargo mejoran la efectividad de los

sistemas de los estabilizadores primarios.

Se conocen también como Coestabilizadores y entre los que se conocen

están

• Fosfitos orgánicos.- Se usan en combinación con sistemas bario-

cadmio y calcio zinc. Mejoran la transparencia y estabilidad a la luz en

compuestos de PVC

• Compuestos epoxidados.- Se pueden utilizar con PVC, cuando se

combinan con bario, cadmio o ciertos sistemas de estabilizadoresorganometálicos de estaño. Proporcionan estabilidad al calor y la luz,

así como flexibilidad a bajas temperaturas. No se pueden emplear en

forma única, debido a que requieren estar combinados con

estabilizadores primarios.



ANTIOXIDANTES

Ayudan a inhibir o retardar el mecanismo de oxidación-degradación de los

polimeros, que se produce durante su fabricación o transformación.

Como producto de la degradación un polímero presenta:

•Decoloración o amarillamiento

•Pérdida de propiedades mecánicas

•Rigidez•Pérdida de peso

Se usan generalmente en poliolefinas y poliestireno

Se clasifican en:

• Primarios: Inhiben la degradación oxidativa por medio de radicales libres. Son

principalmente tocoferoles y aminas aromáticas, que donan los hidrógenos para

formar radicales libres.•Secundarios.- Descomponen los hidróxidos insaturados, por lo que no pueden

utilizarse como antioxidantes únicos en los plásticos, ya que solo detienen la

reacción en cadena, pero no el inicio de la descomposición.

•Los más conocidos son: los tioéteres y los fosfitos.



Agentes deslizantesBásicamente se utilizan para la fabricación de películas,

proporcionando lubricación en la superficie de ésta, durante y

después del procesamiento.

Se aplica en películas o láminas de PVC y poliolefinas

Tipos:

Agente Plástico

Oleamida LDPE

Eurocamida PP

Estereamida PVC



MODIFICADORES DE FLUJO

Conocidos también como ayudas de proceso, se utilizan para modificar el

flujo del polímero fundido, además de acelerar el proceso de fusión y

aumentar la resistencia al impacto.

Se utilizan básicamente con PVC y modifican las propiedades del

polímero de la siguiente forma:

•Disminuyen temperatura de fusión del polímero

•Mejoran la estabilidad al calor

•Reducen la fractura del polimero fundido

•Permiten el procesamiento a elevadas velocidades

•Proporcionan una superficie de calidad en los productos

•Incrementa homogeneidad en la masa fundida, evitando ondulaciones

• Aumentan la velocidad de producción

•Mejoran las propiedades mecánicas



LUBRICANTES

Se utilizan en procesos de transformación como inyección,

extrusión, soplado y otros, ya que su función es minimizar el calor

generado en el polímero por fricción con el tornillo, reduciendo la

viscosidad y evitando la adhesión de la masa fundida al tornillo.Se clasifican en:

•Internos.- Alcoholes, ésteres y ácidos grasos

•Externos.- Ceras

•Internos-Externos.- Estearatos metálicos (calcio, zinc, plomo,

cadmio, bario)



ADITIVOS FUNCIONALES

Sirven para modificar o incrementar las propiedades de los plásticos, dándoles mejores propiedades ópticas, físicas,mecánicas, así como para protegerlos de factores externos como

las luz, el fuego y los microorganismos.Entre ellos tenemos:

Cargas, plastificantes, pigmentos, modificadores de impacto,retardantes a la llama, supresores de humo, agentes antibloqueo,

agentes antiestáticos, absorbedores de luz ultravioletab (UV),fungicidas, agentes espumantes, agentes de entrecruzamiento,aromatizantes.



CARGAS Y REFUERZOSSe utilizan con el objetivo de incrementar propiedades mecánicas en los plásticos y en algunos casos,reducir costos.

Se clasifican en: orgánicas e inorgánicas

CARGAS ORGÁNICAS :• Harinas de madera:Usadas por su capacidad de absorber humedad del ambiente (hasta un 8%). Reducenla contracción de moldeo.

• Almidón: Se han desarrollado básicamente para fabricar plásticos biodegradables. Se utilizan cuando noes importante la resistencia a la tensión y transparencia

• Cáscara de arroz• Cáscara de nuez

CARGAS INORGÁNICAS.- Incrementan la resistencia a la tensión, compresión y resistencia química;reducen la expansión térmica y la contracción de moldeo, sin embargo por la estructura de sus partículasoriginan abrasión a la maquinaria.

Entre ellos están: Carbonato de calcio, caolín, alúmina trihidratada, talco, sílica, mica, esferas de vidrio

• Carbonato de calcio.- Es la más utilizada en la industria del plástico, se encuentra de forma de cristales o polvo blanco. Se puede colorear en cualquier tono.

Se dispersan fácilmente, incrementan la dureza, resistencia a la tensión y elasticidad, así como laresistencia al impacto.

No presenta mayores problemas de abrasión.



CARGAS Y REFUERZOS•Caolín.- Es un aluminosilicato hidratado, muy utilizado con el objetivo mejorar la resistencia química,las propiedades eléctricas, reduciendo la absorción de agua. Por sus cualidades, se utiliza en compuestos

para recubrimientos de alambres, cables y pisos de vinil.

•Talco.- Mineral de silicato de magnesio hidratado. Su adición a los plásticos incrementa la dureza, laflexión, la temperatura de deflexión, la estabilidad dimensional, disminuye el encogimiento y elcoeficiente de expansión térmica, proporcionando mejor conductividad térmica, sin embargo reduce laresistencia a la tensión, elongación y resistencia al impacto.

Como es una carga que no conduce la electricidad, se puede utilizar para productos de aislamientoeléctrico, es estable al calor, y puede aplicarse a todos los plásticos, siendo el polipropileno el mayor consumidor de talco, para piezas automotrices.

Sílica

•Mica•Esferas de vidrio

Se consideran refuerzos a las fibras, su función es la de incrementar la resistencia a la tensión o mejorar elmódulo de flexión.

Se usan para reducir costos y mejorar propiedades mecánicas. El más utilizado es la fibra de vidrio,aunque hay otras como las fibras de carbono y las cerámicas

Fibra de vidrio.- Es un refuerzo para termofijos y termoplásticos y en algunos casos con elastómeros.

Existe una gran variedad de fibras de vidrio, variando su presentación como: mecha, colchoneta, el

filamento corto, etc.



PLASTIFICANTESSon aceites orgánicos, que se presentan en estado líquido o sólido de bajo punto de fusión.

Su utilización principal es con el PVC, de acuerdo con las características y propiedades que serequieren, siendo su efecto principal, el de bajar la temperatura de transición vítrea del polímero, permitiendo procesarlo a temperaturas más bajas, sin embargo se deben utilizar envolúmenes perfectamente medidos, de lo contrario podría obtenerse un producto muyquebradizo.

Se clasifican en primarios, secundarios y extenders:

Primarios: Ftalatos (dimetil/dibutil/dioctil, diisodecil)Esteres fosfóricos: Esteres de ácidos carboxílicos, alifáticos o aromáticos

(aceite epoxidado de soya)

Secundarios: Esteres

Acidos epoxidados

Trimetilatos

Extenders: Parafinas cloradasAceites epoxidados



PIGMENTOS Y COLORANTES

•Pigmento.- Polvo de origen orgánico o inorgánico, con tamaño de partícula entre0,01 a 1 m., insoluble en el medio de aplicación y que tiene como función conferir color

•Colorante.- Polvo de origen orgánico, totalmente soluble en el medio de aplicacióny que confiere color a la sustancia

Los pigmentos se mezclan con las resinas poliméricas por medios mecánicos y loscolorantes se aplican por baños o por solubilidad en el polímero.

Si el pigmento no ha sido debidamente humectado por la resina fundida puede darseel fenómeno de compactación, que consiste en la formación de granos durosdifíciles de dispersar con dimensiones superiores a las del pigmento original.

Para evitar la compactación se recomienda:

- La mezcla de polímero con pigmento en polvo

- Utilización de un agente que facilite la adhesión entre ambos componentes

- Incorporación de carbonato de calcio



PIGMENTOS Y COLORANTES• PIGMENTOS INORGÁNICOS

- Dióxido de Titanio.- Uno de los más utilizados para dar pigmentación blanca. Considerado en el índicede colores como pigmento Blanco 6.

- Negro de Humo.- Utilizado para dar pigmentación negra. Debe diferenciarse de aquel que se utilizacomo carga, el cual es más barato.

- Pigmentos de color.- existen una gran variedad como son:

• Oxido de Hierro: Su matiz va desde el amarillo hasta el negro, pasando por rojo y café

• Oxidos de metales mixtos: Destacan los amarillos, cafés, azules, así como el verde.Ej. Amarillo 53(óxido de titanio/níquel/antimonio)

• Pigmentos de Cadmio: Su matiz va desde el amarillo limón hasta los rojos azulados. Su empleo es un poco cuestionado por la toxicidad de sus productos de descomposición, aún cuando no son tóxico por símismo.

• PIGMENTOS ORGÁNICOS

Presentan una compleja estructura con una o más moléculas de benceno. Poseen buena transparencia y

fuerza colorante, matices puros y muy vivos. Tienen buena estabilidad a la luz, a productos químicos, ala migración y a la temperatura. Su producción está representada principalmente por:

- Compuestos azoicos: Matices desde amarillo verdoso hasta rojo azulado.

- Pigmentos de ftalocianina: Constituyen los pigmentos verdes y azules más importantes del mercado

- Compuestos policíclicos: Existen una gran variedad con una extensa gama de colores.

• PIGMENTOS ESPECIALES

Se utilizan para dar efectos especiales, como son los fluorescentes, metálicos y perlados o nacarados.



CRITERIOS DE SELECCIÓN DE PIGMENTOS

Se deben considerar los siguientes factores:

a) Presentación del producto: Se refiere a aclarar si el producto es transparente u opaco, ya quesi es transparente se debe utilizar un pigmento o colorante orgánico transparente, y si esopaco se podría usar un pigmento inorgánico aunque si hay orgánicos opacos.

b) Uso final del producto: Es necesario conocer si el producto va a estar expuesto a laintemperie o si va a estar en contacto con alimentos o medicinas, o si tendrá uso infantil oescolar, ya que de ser así se eliminarían los colorantes inorgánicos elaborados en base demetales pesados, por su toxicidad.

c) Tipo de polímero y temperatura de procesamiento: Se deberá tener claro que el pigmento puede resistir perfectamente las temperaturas de procesamiento del polímero.

D) Tono deseado: En algunos casos el tono es de línea de la compañía fabricante y en otros sedeberán realizar mezclas, lo cual fijaría el precio del pigmento o colorante a utilizar.

E) Presentación comercial: Se debe tener en cuenta que los pigmentos se presentan como:

polvos - masterbatch - líquidos - pastas

En muchos casos suele usarse directamente como polvos, con el inconveniente de lalimpieza del equipo, así como inconvenientes en el mezclado con el polímero.

Es recomendable, de ser posible, el empleo de masterbatch.



MODIFICADORES DE IMPACTOCuando los productos plásticos se someten a un golpe o impacto, éste atraviesa la pieza en forma devibraciones, algunos plásticos las absorben, otros no, provocando su ruptura.

Los modificadores de impacto son compuestos que absorben y desvían la vibración hasta reducirla,evitando su fractura.

Deben formar dos fases con el plástico rígico, lo que significa que deben ser semicompatibles, pero a suvez crear una buena dispersión sin llegar a formar una sola fase, que tenga un comportamiento similar alde un plastificante.

Los más importantes son:- Copolímero de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)

- Copolímero metil metacrilato butadieno estireno (MMBS)

- Copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA)

- Poliacrilatos

- Polietileno clorado (CPE)

- Copolímero de etileno propileno dieno (EPDM)- Caucho butadieno



RETARDANTES A LA LLAMAInhiben las características de flamabilidad de los plásticos, siendo utilizados entre el 5 y 20% y son:- Compuestos bromados- Parafinas cloradas

- Compuestos con fósforo- Alúmina trihidratada- Trióxido de antimonio

SUPRESORES DE HUMOActúan sobre la combustión de un polímero evitando la formación de humo.Los hay físicos y químicos:Entre los químicos están: trióxido de molibdeno, ferroceno y sus derivados, carbonato de calcio, entre otros

AGENTES ANTIBLOQUEOEvitan que las películas, principalmente de PVC y poliolefinas, se adhieran unas con otras, debido a lageneración de cargas eléctricas.Se aplican interna o externamente y entre ellos tenemos: ceras, sales metálicas de ácidos grasos, sílicas yalgún plástico

AGENTES ANTIESTATICOS.-La presencia de cargas electrostáticas crea problemas de atracción de polvo en la superficie, interferencias enel procesamiento, adhesión estática entre películas, dificultades de desmolde y chispas eléctricas, es por elloque se hace necesario el uso de agentes antiestáticos, los que pueden ser:Internos: Que al mezclarse con el plástico presentan una limitada compatibilidad, por ello migran a lasuperficie en donde sus grupos hidrófilos atraen la humedad del ambiente, originando la disipación de lacarga. Entre ello tenemos algunos titanatos y zirconatosque se utilizan para poliolefinas, poliestireno y

poliésteres.Externos: Se aplican sumergiendo los productos moldeados en una solución de alcohol o jabón, generandouna película. Son temporales y se aplican en Polietilenos, PVC, acrílicos y policarbonatos



ESTABILIZADORES A LA LUZ ULTRAVIOLETA UV)

Muchos productos plásticos sufren degradación por efecto de la energía ultravioleta, especialmente losexpuestos a la intemperie, la luz solar y la luz ligeramente filtrada.Esto sucede debido a cualquiera de las siguientes causas:- Existe un doble enlace en la estructura del polímero- El polímero está contaminado por residuos de catalizador o monómeros, contaminantes o hidroperóxidos- Formación de grupos carbonilos durante el procesamiento.Los aditivos cortan la secuencia de la reacción, protegiendo de los rayos ultravioleta al polímero, ya seaabsorbiendo ésta o reprimiendo el estado excitado de la molécula o por inhibición del proceso de propagación.

Entre ellos tenemos:ABSORBEDORES DE LUZ UV.- Son los más antiguos y poseen mayor variedad de productos, inhiben elinicio del proceso de degradación, absorbiendo la energía UV convirtiéndola en energía infrarroja nodestructiva, la cual se disipa como calor. Los más utilizados son:Esteres de acrílico, ésteres de aril, benzofenones, benzotriazoles, formamidina, oxanilidas.PROTECTORES.- Son pigmentos que cubren a un polímero, traslúcido u opaco y absorben o reflejan la luzUV, para protegerlo. De los más conocidos están el negro de humo usado entre 1 y 2%, y el dióxido de titanio

REPRESORES DE LUZ UV (QUENCHERS).- Actúan más como retardantes de la secuencia de reacción quecomo absorbedores. Cuando es necesario se pueden complementar con otros absorbedores.AMINAS BLOQUEADORAS.- Son una nueva generación de estabilizadores, algunos de los cuales puedenservir como depresores del nivel de excitación de los radicales.



FUNGICIDAS.-Evitan el crecimiento de microorganismos que producen puntos negros o manchas rosas en la superficie de

piezas de plástico, originando fracturas y fallas eventuales.Algunos materiales como los poliuretanos y celulósicos son susceptibles al ataque de micoorganismos;

otros plásticos como el PVC no son atacados directamente, pero pueden desarrollarse bacterias, hongos,algas, por la presencia de algunos aditivos como plastificantes, pigmentos y otros.Se utilizan en productos que estarán expuestos al sol y al agua.

AGENTES ESPUMANTESPueden ser físicos o químicosFISICOS: clofluorocarbonos, cloruro de metilo

QUIMICOS: compuestos azo, derivados de hidracina, semicarbacidas, tetrasoles, benzoxacinas.

AROMATIZANTES Y DESODORANTESLos aromatizantes disimulan los olores que se originan dentro de las fundas de basura o de envases,ayudan a mejorar la apariencia de los juguetes o a incrementar la esencia de los productos, como el interior de un estuche de cosméticos.Los desodorantes previenen que se generen malos olores por la reacción de los microorganismos con lamateria orgánica

aditivos

Documents