resinas sma - suministro.com.mx · tener grupos químicos apropiadospara que pueda interactuarcon...

Propiedades clave de las SMA®:• Surfactantespoliméricos(SurfaceActiveAgents).• Contieneseccioneshidrofílicas(AnhídridoMaleico)e

hidrofóbicas(Azufre).• AmpliobalanceHLB(HLB:balancelipofílico-hidrofí-

lico).• Excelentedispersante.

Mercados Potenciales (Vía de crecimiento)• Aceitesyquímicospetroleros:dispersantes,estabili-

zadordepH,toleranciaalatemperatura.• Modificacióndeplásticos:mejoralaresistenciaalca-

lor(aumentodetemperaturadedistorsiónporcalorenLDPE,PBTyPA6/6),fluidez,entrecruzante.

• Materialesdeconstrucción:dispersantedepigmen-tosycargas,adhesiónafibradevidrio.

• Aditivosparadispersióndepigmentosyresistenciaatemperaturaenrecubrimientos.

SMA 1440H• Dispersiónexcelentedepigmentosenrecubrimientos

ypinturasbaseagua.• Depresordeviscosidad.

SMA 17352• Dispersiónexcelentedepigmentosenrecubrimientos

ypinturasbaseagua,yespecialmentebasesolvente.• Depresordeviscosidad.

MERCADOACTUAL APLICACIÓN

Recubrimientos (coatings) Dispersióndepigmentos(BióxidodeTitanio,Negrodehumo),controlreológico(flujo).

Productores de barnices y pinturas (Tintas) Resistenciaalatemperatura,brillo,viscosidad.

Fabricantes de químicos para el papel Resistenciaalagua,dispersióndepigmentos.

Productores de pigmentos dispersados Desarrollodecolores,viscosidad.

Pisos resistentes AdhesióndelNylon.

Productores de pinturas en polvo Agentemateante.

Productores de químicos para pieles Acomplejantedelcromo.

• Estabilizadispersionesdepigmentos/cargas,excelen-tecontrolreológico(flujo).

• Excelentecompatibilidadconotrossurfactantes.• AltaTg(Temperaturadetransiciónvítrea),incremen-

talaresistenciaalcalor.• Reactivos:Anhídridoy/oácido.

Entrecruzables: Excelente adhesión a compuestos polares.

Resinas SMA®Resinas base Estireno y Anhídrido Maleico (MA) en forma sólida o hidrolizadas utilizadas generalmente como surfactantes poli-méricos y dispersantes.

SMA 2625• Estabilidaddeviscosidad.• Surfactantepolimérico.• Excelentesolubilidadensolventes.• Aditivodetintas,recubrimientosenpolvo,modifica-

cióndepolímeros,limpiadoresdepiso(pulido).

SMAresuelveproblemasdehomogeneidad

www.suministro.com.mx T.: 5685.2888 · Fax: 5685.4160 · Emergencias: 3548.9000 Pastores # 30, Col. Sta Isabel Industrial, México, D.F. C.P. 09820

↑incrementoenlapropiedad,↓disminuciónenlapropiedad,=cambionoapreciable

Tabla 1. Panorama general de los dispersantes versus agentes deacoplamiento

Dispersantes

Principios básicosLosdispersantesutilizadosenpolímerostrabajanatravésdelmecanismoconocidocomoestabilizaciónestérica,elcualdependedelossiguientestrescriterios:

1.Fuerteanclajedela“cabeza”deldispersantealapar-tícula/inclusión.

2.Solubilidad/compatibilidadde la“cola”deldisper-santeconlamatrizpoliméricarestante.

3.Suficientelargode“cola”paraevitarquelaspartículasseacerquenlosuficienteyparadominarlasfuerzasdeVanderWaals,yasíevitarlaaglomeracióndepartícula.

Adhesión a la Carga / InclusiónEl dispersante debe estar bien adherido a la superficiedelacargaparaquenosedesplaceporejemplobajolasextremas condiciones de cizallamiento y temperaturasdurantelaextrusión.Porlotanto,lasfuerzasdevanderWaalsnosonsuficientesy launióndebetener lugaratravésdecualquieradelosenlacesiónicosocovalentes.ConsiderandoquelasfuerzasdevanderWaalsestánpre-sentesentrecualquieradelosdosmateriales,losenlacesiónicosycovalentesrequierenquelaquímicatomelugarentre lacargayeldispersante.Así,eldispersantedebe

Dispersantes y agentes de acoplamiento

Losplásticossonunaparteirremplazabledenuestravidacotidiana;sinembargo,suproliferaciónsehalogrado,engranmedida,porlosaditivos.Losaditivosparaplásticosproporcionanunamejorestabilidadalargoplazo,otor-ganpropiedadesanti-estáticas,dancolorymejoranpro-piedadesmecánicas.Lascargasenparticularsonherra-mientasútilesenlosplásticosparaajustedepropiedades,adaptándosealasnecesidadesespecíficasdecadaapli-cación.Aunquelascargassonmuybeneficiosasparaelrendimientodelosplásticos,traenconsigoalgunasdes-ventajasyesallídondelosdispersantesylosagentesdeacoplamiento entran en función.Mediante la seleccióndeldispersanteoagentedeacoplamientoadecuado,sepuedenmaximizarlaspropiedadesyminimizarinconve-nientesparacrearmaterialesconunequilibrioóptimoderendimientoycosto.

Figura 1. Representación esquemática de los dispersantes y agentes deacoplamiento.

Los dispersantes funcionan recubriendo las partí-culasdelascargasycreandounabarrerafísicaquelesimpideacercarselosuficienteparaadherirseentreellas.Encontraste,losagentesdeacoplamiento,mientrasquepuedenayudarconladispersión,proporcionanlacapaci-dadparamejorarlaadhesiónentrelacargayelpolímero(Figura1).Amenudosesuponequeunabuenaadhesiónentrelacargayelpolímeroesdeseable,yqueunagentedeacoplamiento,porlotanto,serápreferiblealcompararconundispersante.Sepuedeobservarquelaeleccióndeldispersante o del agente de acoplamiento depende delconjuntodepropiedadesqueseestátratandodealcanzar(Tabla1).

PROPIEDAD DISPERSANTE AGENTE DE ACOPLAMIENTO

Flujo (MFI/MVR) ↑↑ ↑↑ó↓↓

Módulo ‗ ‗

Fuerza de ce-dencia

‗ ↑↑

HDT polímero semicristalino

‗ ↑↑

Resistencia al impacto ↓ ↑

Elongación a la ruptura ↑ ↓↓

Dispersante AgentedeAcoplamiento


tenergruposquímicosapropiadosparaquepuedainteractuarconlosgruposquímicosubicadossobrelasuperficiedelacarga.

Fuerzas de los enlaces:VanderWaals:<5kJmol-1Iónico:Aprox.20kJmol-1Covalente:Aprox.300kJmol-1

Los grupos de anhídrido succínico ymaleico sonmuy efectivos en launiónacargastalescomocarbonatodecalcio,dolomita,hidróxidodealumi-nioehidróxidodemagnesio(Figura2),perosonmenoseficacesensílices,porejemplo.Encontraste,losorganosilanostienenlaquímicacorrectaparauniralasílice,peronosoneficacesencarbonatodecalcio.

Figura 2.Carbonatodecalcioysílicecondispersantesabasedeanhídridomaleicoysilano.

Enlosúltimosañoslaquímicaanhídridomaleicohallegadoasermásymáspopular,yaquepermiteunbuenanclajealasuperficiedeunaampliagamadecargasyproporcionalabaseparavariostiposdeagentesdispersan-tesyagentesdeacoplamiento(Tabla2)

Tabla 2.Dispersantesmásefectivosconrespectoacadagrupodecargas

La compatibilidad con el polímero La cola del dispersante debe sercompatibleyperfectamentesolubleenlafasedelpolímerocircundante.Estoayudaamantener la cola ex-tendida y proporcionar una buenabarreraparaencerraralaspartícu-laspróximas.

Longitud de la cola dispersanteLalongitudnecesariadelacoladis-persantedependedelaspropiedadesbuscadasenelmaterial compuesto.En algunos casos para una buenadispersiónyminimizarlaviscosidad,una colade sólo 3 ó 4 carbonosdelongitudes suficiente.Sinembargo,paraprevenirlaabsorcióndehume-dadpor la carga, se prefieren colasmáslargas.

Cómo utilizar dispersantes

Pre-tratamientoLa carga puede ser comprada conpre-tratamiento de modo que eldispersante ya se encuentre incor-porado.Estotienelaventajadequelas cargas están hidrofobizadas yporlotantonosonpropensasaab-sorber humedad durante el trans-porteyalmacenamiento.Unades-ventajaesquelassuperficiesdelascargasadicionalesnorecibiránestetratamiento.

El tratamiento in situEl recubrimiento In-situ es menoscostosoyaqueeldispersanteseaña-dedurantelaextrusión.Eldispersan-tesefundeysedisuelveenlamasafundidadepolímeroqueactúacomoundisolventepara facilitarel trata-

TIPO DE CARGA MEJOR DISPERSANTE 2DO. MEJOR 3ER. MEJOR

Carbonatodecalcio Anhídrido Ácidocarboxílico Aminaprimaria

Dolomita Ácidosulfónico Ácidocarboxílico Anhídrido

Hidróxidodemagnesio

Anhídrido Triclorosilano Ácidocarboxílico

Mica Aminaprimaria Triclorosilano Ácidosulfónico

Talco Triclorosilano

Sílice Triclorosilano Ácidosulfónico Anhídrido

Wollastonita Aminaprimaria Anhídrido Ácidocarboxílico

Dióxidodetitanio Anhídrido Ácidocarboxílico Triclorosilano



mientodelasuperficie.Estemétodopermitequelasu-perficiereciénexpuestaseatratadaytransformadaenelextrusor.

Cantidades a utilizar y cobertura de la superficieNormalmentehayunacantidadóptimadedispersante.Laadicióndepocodispersante significauna coberturaincompleta,asíquelaviscosidadnoestaráensunivelmí-nimoposibleyesposiblequeseencuentrenpresentesal-gunosaglomerados.Porotrolado,excesodedispersanteconduceaproblemastambién.Losinconvenientesobser-vadoscomúnmenteincluyenamarillamientodelpolíme-ro,pobreestabilidadalaoxidación(comolaobservadaenunenvejecimientoenhorno)yaumentodelaabsorcióndeagua.Undispersanteenexcesopuedeatraeraguaalpolímero.

Unabuenareglaaseguirescomenzarcon1a2%enpesodedispersante.Siestoeseficiente,lossiguientesresultadosdebenconsiderarse:

• Disminucióndelaviscosidad.• Disminucióndelosaglomerados(vistopormicrosco-

píaomeltfilterPack).• Aumentodebrillo.• Mayorresistenciaalimpacto.• Mayorelongaciónalaruptura.

Unavezqueelagentedispersantehademostradosereficiente, los ensayos adicionales revelarán la cantidadóptimaausar.

Tipos de dispersantesMuchostiposdedispersantesestándisponibles,yaquesenecesitanparasatisfacerunaampliagamadecargasytiposdepolímeros.

Ácidos insaturadosLosácidosinsaturados,comolosbasadosenpolibutadie-no,puedenutilizarsecomodispersanteseficacesinclusoensituacionesenlasquelosdoblesenlacesnosoncapa-cesdereaccionarquímicamenteconlamatrizdepolíme-ro.Puedenserutilizadosenunaampliagamadecargasdeltipocarbonatoytipohidróxido.Comoseencuentrandisponibles en forma sólida, líquida, o en dispersionesacuosas,sonparticularmentefácilesdeaplicarutilizando

unagranvariedaddemétodos.Lospolibutadienoshidro-genadostambiénestándisponiblesparacasosenlosquelosdoblesenlacesnosedesean.

Polímeros funcionalizados por ácidosDurantemuchotiemposehaprobadoalpolietilenoypo-lipropilenomaleadoconbuenosresultados.CrayValleyha extendido el uso de dispersantes anhídridomaleicoparacubrirunagamamuchomayordepolímeros.Loscopolímerosdeestirenoanhídridomaleicoofrecenlaca-pacidaddedispersarmaterialesdecargaenpolímerosdepolaridadmedia,incluyendo:• PoliésterescomoPETyPBT.• SAN.• ABS.• PMMA.• PVC.• Celulósicos.

Efectos en las propiedadesLasventajasdelusodedispersantessetratanconmásdetalleenlasseccionessiguientes.

Flujo / ProcesamientoLaadicióndecargasocualquierotromaterial sólidoaunlíquidodarálugaraunaumentodelaviscosidad.Enconcentracionesbajasdecargaelefectopuedeserigno-rado,perocuandolaconcentracióndelacargaseeleva,laspartículascomienzanainteractuarconlasadyacentesyseincrementalaviscosidadhastaqueenalgúnpuntotodoelmaterialseconvierteenunsólidoyyanopuedefluir(Figura3).

Elaumentodelaviscosidadesgeneralmenteindesea-bleporquesignificaqueelpolímero fundidofluyemáslentamente y por lo tanto los procesos de transforma-cióntalescomoextrusióneinyecciónsonmáslentos.Elresultadoesunmayorcostodefabricaciónyunmenornúmerodepartesporhoraenlaproducción.Elaumentodelaviscosidadtambiénpuedeconduciraproblemasdecalidad,talescomollenadoincompletodelmolde.

Enalgunasformulaciones,dondelacargaesmáseco-nómicaqueelpolímero,elobjetivoesmaximizarlosnive-lesdecarga.Laadicióndeundispersantepermitequeseañadamáscargamientrassemantieneunaprocesabili-dadypropiedadesaceptables.UnejemplosonlaslosetasdePVCendondeseutiliza80-90%enpesodecarbonatodecalcioparareducirelcosto.


Figura 3.Efectodelacargayeldispersantesobrelaviscosidad.

Resistencia al impacto Losaglomeradosactúancomodefectos,esdecir,puntosdébilesdondelasgrietasinicianbajoimpacto(Figura4).Como losdispersantes rompen losaglomerados, elnú-meroytamañodelosdefectosdisminuyen.Estosignificaquelaresistenciaalimpactoenprobetassinmuescapue-demejorarsustancialmentecuandoseempleandisper-santes.Laresistenciaalimpactoenprobetasconmuescanomejoratantoporqueenesecasoseintroduceungrandefectointencionadamente(notched)yreemplazalapre-senciaoausenciadedefectosmáspequeños,talescomolosaglomerados.

Losdispersantestambiéntiendenadisminuirlauniónentrelacargayelpolímero,detalmaneraque,cuandoseproduceelimpacto,lacargasedesprendecreandounvacío.Estoshuecosencrecimientoconlosimpactosab-sorbenenergía.Estosmecanismostambiénayudanaau-mentarlaresistenciaal impacto,tantoenprobetasconmuescascomoenprobetassinmuescas.

Figura 4. Efecto del tamaño de partícula y los aglomerados sobre laspropiedades.

Laspartículasdeaproximadamente2micrasomástiendenadispersarserelativamentefácil.Parapartículasmáspequeñasyenparticularlasnanopartículas,ladisper-siónpuedeserdifíciloimposible(Figuras5,6y7).Enestoscasoslabuenaeleccióndedispersanteysubuenmezcladoenelpolímerosondesumaimportancia.Despuésdetodo,lasbuenaspropiedadesquesepuedenlograrapartirdenanopartículassóloseobtienensiestaspartículassepue-densepararydispersarhomogéneamente.

Figura 5. Ácidoesteáricorecubiertoconcarbonatodecalciodispersadoenuntermoplásticovíaextrusióndedoblehusillo;sinaglomeración.

Figura 6.Ácidoesteáricorecubiertoconcarbonatodecalciodispersadoenuntermoplásticovíaextrusióndedoblehusillo;ligeraaglomeración.



Figura 7. Ácidoesteáricorecubiertoconcarbonatodecalciodispersadoenuntermoplásticovíaextrusióndedoblehusillo;severaaglomeración.

Lacantidaddedispersiónalcanzabledependedelaconfiguracióndelaextrusora,asícomolasmateriaspri-mas(Figura8).

Figura 8.Aglomeraciónversustamañodepartícula

Brillo Elbrillopuedesermejoradomedianteelusodepeque-ñascantidadesdecarga,perobiendispersadas.Elbrillomedidoaángulosbajos,porejemplo20grados,esmássensiblequeparamayoresánguloscomo45ó90grados.Avecessenecesitabajobrilloydenuevoseutilizanlascargas,enestecasolaspartículasdecargamásgrandeshacenquelasuperficiesearugosaydispersanlaluzparadarunefectomate.

Agentes de acoplamiento

Introducción Losagentesdeacoplamientoseasemejanenlaformaalosdispersantesenquedebenadherirsefuertementealasuperficiedelacargayalmismotiempopuedenmejorarladispersiónde lamisma.Encontrastecon losdisper-santes,losagentesdeacoplamientodebenproporcionarunabuenauniónentrelacargaylamatrizdelpolímerocircundante(Tabla1).Estoconduceamejorarlaresisten-ciaalacedenciayaumentarlaretencióndelafuerzadecedenciabajocondicionesseveras,porejemplotempera-turaelevadaoaltahumedad.

TerminologíaEnestedocumento,unagentedeacoplamientoserefie-reaunaditivoquemejoracondemostraciónlaadhesiónentrelacargayelpolímero,loquesemuestraporunin-crementoenlafuerzadecedencia.Algunosaditivosseco-mercializancomoagentesdeacoplamiento,peronomejo-ranlaresistenciadelaadhesiónyestosnoestánincluidos.

Principios básicosLos agentes de acoplamiento son moléculas bifuncio-nalesesencialmente;dondeunafuncionalidadescapazdereaccionarconlasuperficiedeinclusiónylaotraconelpolímero, acoplandoasí losdos conjuntos.Todos losagentesdeacoplamientopuedenserporlotantoconsi-deradosbajolasiguienteestructurasimple:

Ancla (A) ---- Amortiguador/Puente (B) ---- Acopla-miento(C)

ElretoparaelquímicoesencontrarlasfuncionalidadesdeAyC,yencontrarlaestructuraquelosune“B”paraqueseproduzcaunamoléculaqueseaestable,nopeligrosayfácildeusar.Estopuedeparecerunatareasencilla,perosehapodidorevisarquemuchasdelasestructuraspotencia-leshanresultadoenproductosquesoninsolubles,conaltopuntodefusión,compuestosquesonamenudoimposiblesdeusarencualquierformacomercialmenteviable.

Diferencias entre la dispersión y el acoplamientoLascargastratadascondispersantestienenalgúngradodeadherenciaalpolímeroenvirtuddefuerzasdébilesde


VanderWaals.Sinembargo,estaadhesiónesdébilypuedeserdestruidaporaltatemperatura,altasfuerzasaplicadasoporelingresodeagua.Launiónproporcionadaporlosagentesdeacoplamientoesmásfuerteymásresilente.

Ladiferenciaentreundispersanteyunagentedeacoplamientoseejem-plificaobservandouncompuestodeEPDMcargado(Tabla3,datoscortesíadeConsultoresRothon).Tantoelagentedispersantecomoelagentedeacopla-mientodisminuyenlaviscosidadyporlotantoactúancomodispersantesypromuevenelflujo.Considerandoqueeldispersantereducelafuerzadedes-pegadodelacargaalelastómero,elagentedeacoplamientoproporcionaunaumentosignificativoenlaresistenciaalatensiónyresistenciaaldesgarre.

Ambosaditivoshidrofobizanlacargayreducenelhinchamientoendeter-gente,perodelosdostipos,elagentedeacoplamientoeselmáseficaz.

Tabla 3. UnacomparacióndelosefectosdelosdispersantesyagentesdeacoplamientoenEPDMcuradoconazufrecargadoconcarbonatodecalcioprecipitado.

Anclaje de la carga Tradicionalmente,losorganosilanoshansidolosagentesdeacoplamientodemayorusoparasuenlaceacargasquecontienengrupossilanolsuper-ficiales.Entreellosseincluyenlassílices(vidrio),micayunavariedaddeotrascargassilíceas.Sinembargo, losorganosilanos tienenalgunasdes-ventajassignificativas:• SonIneficacesenalgunostiposdecarga.• Requierenpre-activación.• Generancompuestosorgánicosvolátiles(VOC´s),inflamables,talescomo

metanoloetanol.

Desdehacetiemposereconocequelosorganosilanossoncompletamenteineficacesenalgunostiposdecarga.Porejemplo:carbonatodecalcio,sul-fatodebarioynegrodehumo,pornombraralgunos.Estohaconducidoaldesarrolloyestudiodeotras sustanciasquímicas, siendoelmásexitosoel

uso de agentes de acoplamiento abase de anhídrido. Como se indicaanteriormente, (véase laTabla2) losanhídridossoncapacesdeadherirseaunaampliagamadecargasinclu-yendoaquellasquelosorganosilanosnopuedenacoplar.

Los organosilanos se suminis-tranenformadeprecursores,loquesignifica que en su entrega no seencuentran en su formaactiva. Losgrupos activos silano se bloqueanpara evitar su reacción durante elalmacenamientoyeltransporte.Sinesos grupos, se polimeriza espontá-neamente.Antesdesureacciónconlacarga,losgruposdebloqueodebensereliminados,porejemplo,median-te el ajuste del pH. A medida quese eliminan, el metanol o el etanolsedesprenden.Estassonsustanciasvolátiles inflamables y actualmentehayunafuertetendenciaareduciryeliminaresassustanciasporsaludyseguridad. El anhídrido no requierepreactivación, cuando este reaccio-naconelmaterialde carganohayformación de sustancias volátiles otóxicas,ventajasquehanfavorecidoel usode anhídridos en losúltimosaños.Losaditivossepuedenmezclarcon el material de carga o simple-menteintroducirlosdirectamenteenlaextrusora.

¿El tratamiento de las car-gas las hace susceptibles a los anhídridos?

Acoplamiento al polímeroUna forma de conseguir la adhe-sión a los termoplásticos es formarestructuras por las que los agentesde acoplamiento se ensamblen conelpolímeroparaformarredesoen-laces que actúan para mantener el

PROPIEDAD SIN TRATAMIENTO DISPERSIÓN ACOPLAMIENTO

Viscosidadmínimaa160°C(Rheómetro

Monsanto)18.6 10.0 10.0

Resistenciaalatensión(MPa) 10.0 4.5 13.3

Módulo300%,(MPa) 2.3 1.4 3.7

Resistenciaaldesgarre(N/mm) 16 10 24

Hinchamientoendetergente(%)

(Detergente15,72horasa95°C)

2.7 0.9 0.1



materialunido(Tabla3).Estorequieredeunagentedeacoplamientoqueseencuentreligadoalapolaridaddelpolímero.Porejemplo,elpolipropilenomaleadotrabajacomounagentedeacoplamientoenPP,yaqueessolubleenelmismoyseenredaconlamatrizdePP.Sinembar-go,elpolipropilenomaleadonoeseficazenPE,aunquelospolímerostienenunaquímicaprácticamenteidéntica.Porotraparte,elPPmaleadonosedisuelveenPEynopuedeporlotantoformarredes.Así,aunqueunenfoquefuncionabienenalgunoscasos,noesunaformaversátildelograrelacoplamiento.

Unmétodomásrobustoesasegurarsedequeelagen-tedeacoplamientoreaccionaquímicamenteconelpolí-meroparaformarunauniónfuerte.Estodalaoportuni-dadauntipodeagentedeacoplamientoparasereficazenpolímerosmúltiples(Tabla4).

Tabla 4. Funcionalidadesreactivasenpolímerosutilizadasenagentesdeacoplamiento(CrayValleyChemistryinbold)

Cómo utilizar agentes de acoplamientoLos agentes de acoplamiento pueden ser usados comopre-tratamientosobreelmaterialdecargaoinsitu,don-deelagentedeacoplamientoseañadedurantelaformu-laciónoelprocesodeinyección.Enesteúltimocaso,elpolímerofundidoactúacomoel“disolvente”parapermi-tirqueelagentedeacoplamientosedifundayreaccionesobrelasuperficiedelacarga.Cadamétodotieneventa-jasydesventajas.

Pre-tratamientoElpre-tratamientoaunacargasecaenpolvoesunpasoadicionalalprocesodeproduccióndelacargaypor lotanto aumenta el costo. A menudo, la producción decargasimplicaprocesoshúmedosyelagentedeacopla-mientosepuedeañadirduranteestos,evitandodeeste

modoalgúnpasoadicionalypermitiendoeltratamientoeficazconuncostomínimo.Seaplicauncasosimilarenlaproduccióndecarbonatodecalcioprecipitado(uotrascargasprecipitadas),trituraciónenhúmedodelascargasylaproduccióndefibrasdevidrioofibrasdecarbono.

Unadesventajadelpre-tratamientoesquedurantelaformulación,losaglomeradossepuedenromperhastalaexposicióndelasuperficiedelacargafrescasintratar.Estasuperficiepermanecerásintratar.

Cray Valley®suministraagentesdeacoplamien-toenformassólidas,líquidasydispersionesenaguaparaayudaralosclientesaaplicareltratamientoensuspro-cesosexistentescomounasolucióncompleta.

Tratamiento in situEstemétododetratamientoesamenudomáseconómicoylavíapreferidaporlamayoríadelosmezcladores,yaqueseañadeelagentedeacoplamientodurantelaextru-sión.Elagentedeacoplamientosedifundealasuperficiedelacargayseadhiereallí.Sinembargo,estemétodonoestanfácildecontrolarcomolaalternativapresentadaanteriormente.Durantelamezcla,otrosingredientesac-tivosdesuperficiecompitenconelagentedeacoplamien-toparaunirsealacarga.Porejemplo,loscatalizadores,estearatos,deslizantesyanti-estáticos.

Noobstante,elmétodoesamenudomuyeficazyestáenusoagranescalacomercial.Losorganosilanossepuedenaplicarinsitu,peroliberancompuestosvolá-tilesinflamablesquedebensertratados.Encontraste,losagentesdeacoplamientodetipoanhídridosonidea-lesparaaplicacióninsitu,yaquepuedenserfácilmentedosificadosenformadesólidosolíquidosynoemitengasesnocivos.

Cantidades de uso y cobertura de la superficieSedebeutilizar lacantidadcorrectadelagentedeaco-plamiento.Siseagregademasiadopoco,elacoplamientoóptimonoselogrará;ysiseañadeenexceso,secaeencostosinnecesariosypuederesultareninteraccionesin-deseablesconotrosaditivosenelsistema.Lareactividadylazonadesuperficiedelacargadeterminanlacantidadcorrectadeagentedeacoplamientoausar,porloqueelnivelidealvaríadeunaformulaciónaotra.Comopuntodepartida,sedebeprobarentre1%enpesoy3%enpesodeagentedeacoplamientoyluegooptimizarenbaseasusresultados.

FUNCIONALIDAD PRINCIPALES POLÍMEROS EN LOS QUE SE UTILIZA

Insaturación, por ejemplo, vinil o metilacrilato

Poliésteresinsaturados,acrílicos,elastómerosentrecruzadosconperóxido

Epóxico Epóxicos,poliésteres(PET,PBT),policarbonatos,nylons


Tipos de agentes de acoplamiento

Ácidos insaturadosLospolibutadienosmaleadossonmuyversátilesporquelos enlaces de los grupos anhídrido se adhieren a unaampliagamade cargasy losdobles enlaces en lospo-libutadienos pueden reaccionar químicamente con unagrancantidaddepolímeros(Tabla3).CrayValley®tieneunexcelentecontrolsobrelaestructurayreactividaddesusproductosdemaleadosdepolibutadieno,loquelespermiteajustarelrendimientoparacumplirconlosre-quisitosdelcliente.

Polímeros ácidos funcionalizadosLos polímeros de poliestireno maleado son excelentesagentesdeacoplamiento,porqueelgrupoanhídridoseunefuertementeadiferentestiposdecargayessolubleconelesqueletodelpolímero;porlotanto,puedenunirseatravésderedesaunespectrodetermoplásticosdesdeABSySANhastapoliésteresymás.

ConclusionesLosdispersantesyagentesdeacoplamiento se añadenencantidadesbajasparaaumentarelrendimientodelaformulación en términos de unamejor procesabilidad,mayorrendimiento,propiedadesmecánicasequilibradasymejorasestéticas.Cray Valley®puedeayudaraopti-mizarsusformulacionesutilizandosugamadeaditivosquepuedenseradaptadosparaunaampliavariedaddecargasycombinacionesdepolímeros.

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AutoresDr. Chris DeArmitt FRSCPhantomPlastics

Profesor Roger RothonRothonConsultants/ManchesterMetropolitanUniversity


Dispersión de bióxido de titanio con resinas SMA®LasresinasSMA®sonunafamiliaresinasdebajopesomolecular,copolímerosdeestireno/anhídridomaleicoysusderivados.SMA® 1000, 2000, 3000soncopolímerosconunaproporcióndeestireno/anhídridomaleicoiguala 1, 2 y 3 respectivamente.SMA® 1440 y17 352 sonderivadosparcialmenteesterificadosdecopolímerosdeSMA®quecontienenésteres,ácidoscarboxílicosygru-posfuncionalesanhídrido.

Estas resinaspuedenactuar comoeficientes surfac-tantespoliméricosenunaampliavariedaddeaplicacio-nes, como dispersante en base acuosa y emulsificante.Porejemplo,lasresinasSMA®sonbienconocidasporsufacilidadparaladispersióndepigmentos,aplicaciónenlaquegeneranbeneficiostalescomoexcelenteestabili-daddeladispersión,inclusoenaltasconcentracionesdepigmento/resina.

AdemásdelasresinassólidasSMA®,tambiénsetie-nendisponiblessolucionesacuosasderesinasSMA®,yaseacomosussalesdeamonio(gradoH)osussalesdesodio(gradosHNa),afindefacilitarsuusoenformula-cionesbaseagua.LassolucioneshidrolizadasdeSMA® tienenfuncionalidaddecarboxilatoaniónico.

EnesteartículosedescribelacapacidaddelasresinasSMA® para dispersar pigmentos de dióxido de titaniobajociertascondiciones.SehadescubiertoquelasresinasSMA®puedenseragentesdedispersióndealtaeficien-ciaencomparaciónconotrosmaterialesdeusocomún,sobretodoparaproducirpastasdedióxidodetitanioconaltaconcentraciónybajaviscosidad.

Estudio con bióxido de titanioSe seleccionaron dos grados de dióxido de titanio deMillenium Inorganic Chemical,conlassiguientescarac-terísticas:

Demanda de agente dispersanteSe utilizó el procedimiento descrito en la literatura deMilenio,queconsisteen iniciar conunasuspensióndeTiO2conunacargadepigmentode70-75%,ylamedicióndelaviscosidadenfuncióndelacantidaddedispersanteañadido.

En lacurva resultante,habráunpuntoenelque laviscosidadnodisminuyemás.Esteeselpuntodondeelpigmentoestotalmentehumectadoporelagentededis-persiónysoloocurredilución.

%Demandadedispersante= (masadeldispersanteenelpuntodediluciónxconcentración)/(masadelpig-mentoutilizado).

Estoseilustraenlafigura1,conSMA® 1000HNa comounaresinadispersanteaconcentraciónde10%ycon TiONA® 535aconcentracióndel72%.

Figura 1.CurvadeDemandadedispersanteobtenidaaltrazarlaviscosidaddeladispersióncontralacantidaddedispersanteagregado.

Resultados:SecompararonvariasresinasSMA®.Losresultadosseexpresanen%(parteseca/contenidosecodeTiO2).

Lanecesidaddeagentedispersanteessiempremuybajaparaestospigmentosdedióxidodetitanio.ElSMA® 1000eselagentemáseficientededispersiónentre los

GRADO ABSORCIÓN DE ACEITE

TRATAMIENTO SUPERFICIAL

CONTENIDO DE TIO2

TiONA® RCL 535 17 Al2O3+org. 95

TiONA® 568 22 Al2O3+SiO2+org. 93

GRADO SMA® 1000 H SMA® 3000 H SMA® 1440 H o HPG

TiONA® 535 0.09 0.22 0.15

TiONA® 568 0.11 0.30 0.15


gradosdeSMA®probados.EnelcasodeSMA® 1440ySMA® 3000sonunpocomásdemandantes.

ParaasegurarladispersióneficazyestabledeTiO2enformulacionesabasedeagua,esmejorusareldobledelacantidadmínimarequeridadeagentedispersante.

Carga máximaEstapropiedades importantesisequiereproducirunasuspensióndeTiO2conaltaconcentraciónenagua.

SecompararonlasresinasSMA®conunaresinadereferencia(copolímerodeacrilatoysaldesodio).

Lafigura2muestralacargamáximadeTiONA® 568paraobtenerunaviscosidadde4000mPa.s (Brookfield@20rpm),conel0,3%deagentedispersanteypH=9.

Figura 2.MáximacargadeTiONA®568a4000mPa.sutilizando0.3%deagentedispersante

Lafigura3muestralacargamáximadeTiONA® 535paraobtenerunaviscosidadde2000mPa.s(Brookfield@20rpm),con0.3%deagentedispersanteypH=9

Figura 3. MáximacargadeTiONA®535a2000mPa.scon0.3%deagentedispersante

ConestosdosejemplosenTiONA® 535y568, lasresinasSMA®tienenunrendimientosuperioralapro-duccióndeconcentradosdealtacargadepigmentoconviscosidadbaja.

Método de dispersiónSerecomiendamezclarprimerolaresinaSMA®conaguayluegoajustarelpHdelasuspensiónconunabasetipoaminahastapHde9.Acontinuación,agregarlentamenteelTiO2mientrassemezcla.

Ademásde las ventajasdescritas anteriormente, lasresinasSMA®reducenelconsumodeenergíadurantelaetapademolienda/dispersión.

LasresinasSMA®puedanutilizarseporseparadooencombinaciónconunagentehumectanteparamejorarlahumectacióndelosconcentradosdepigmento.

Lacombinaciónde las resinasanionicasSMA® conunsurfactantenoiónicopuedeserunaposibleelección.

Ventajas específicas de aplicación en pinturasElusodelasresinasSMA®paradispersarlospigmentosoenlaformulacióndeunapinturaaumentaelsoportedecargas,brilloeintensidaddelcolor,asícomomejoraenlaadherenciadelapinturaamuchossustratos.


Ésteres copolímeros de estireno y anhídrido maleico y nuevos derivados de SMA® como dispersantes de pigmentos para tintas base agua

Beneficios• Mejoraenlafuerzadelcolor.• Mejoraenlaestabilidaddeladispersiónycontrolde

viscosidad.• Excelentecompatibilidadconemulsionesyresinasen

solución.• Excelentebrillo.

Mercado:• Tintasbaseagua.

Descripción:Optimizar ladispersióndeunpigmento esunaspectovitalparaelrendimientodelastintasyrecubrimientosbaseagua.Loselementosdedispersiónson:(1)lahumec-tacióndelosaglomeradosdepigmento,(2)separacióndelos aglomerados enpartículas primarias discretas y (3)mantenerlaseparacióndelaspartículas.

Amenudo,ladispersióndelasformulacionespue-detenerhumectaciónadecuadadelpigmento,peronoestabilidadalargoplazo(nomantienelaseparacióndepartículas).Estocreaproblemastalescomogelaciónypérdidadecolor,brillootransparencia(uopacidadenelcasodepigmentosopacos).Laclaveparaalcanzarunbuen rendimiento es utilizar un dispersante con gru-posquímicosquetenganafinidadconlasuperficiedelpigmento,mejorandoasílahumectacióndelpigmento.Además, laarquitecturadeestospolímeros tienequeser diseñada demanera que se obtenga la adecuadaestabilidadestérica,queproporcionabuenaestabilidadde ladispersióna largoplazoconservando la separa-cióndepartículas.LosdispersantesSMA®sonésterescopolímerosdebajopesomoleculardeestirenoyan-hídridomaleico,comosemuestraen laFigura1.Tie-nen(1)cadenastipoésterlateralesconfuerteafinidadpor lassuperficiesdepigmento, (2)8-9gruposácidosaniónicosparaproporcionar estabilidadelectrostáticaendispersionesbaseaguay3)unesqueletopoliméricoparaproporcionarestabilidadestérica.

Figura1.EstructuradeléstercopolímeroSMA®

LasSMA® 17352HySMA® 1440Hhansidoreco-nocidascomodispersantesestándardepigmentosparalaindustriadelosrecubrimientosytintasbaseagua.Losfabricantesdetintashandesarrolladoformulacionesco-mercialesenlascualeslaSMA® 1440Hsehamostradocomoundispersantecompletoydeunsolocomponenteenformulacionesdemezclasdeemulsiónacrílica/resina,reemplazandoaunos4-5tiposdedispersantes.DebidoalaestructuraquímicaúnicacargadaaniónicamentedelosésteresdeSMA®yaldiseñocomplementariodepropie-dadeshidrófilas-hidrófobas,lasSMA® 1440H ySMA® 17352Hdispersaneficientementeyestabilizanmuchostiposdepigmentosorgánicoseinorgánicos,desarrollanlamayorfuerzadelcolorapartirdeunacantidaddepig-mentodada.LosesteresdelasresinasSMA®sonpolie-lectrolitos,quesevuelveninsolublesenaguaenelcura-dodepelículasdepintura,yporlotantocontribuyenalrefuerzodelapelícula.LasSMA® 1440Hy17352HsonlassolucionesenamoniacodelasresinasSMA® 1440FySMA® 17352F/P,respectivamente.

Recientemente,unnuevoderivadobasadodeSMA®,laCVX 50145,sehadesarrolladoyproporcionaunrendi-mientoinclusomejorqueeldela SMA® 1440H ySMA® 17352H.

Enesteestudio,losderivadosdeSMA®secompara-roncontralassolucionesdeamoníacodeundispersantedeestirenoacrílicoestándar(AcrílicoA)yundispersantedeestirenoacrílicodealtorendimiento(AcrílicoB).

Laspropiedadesdelasolucióndetodoslosdispersan-tessemuestranenlaTabla1.


Tabla 1.DispersantesdepigmentosSMA®yAcrílicos

Todoslosdispersantesfueronprobadosencadaunode lospigmentosquesemuestranen laTabla2,en lascantidadesynivelesdedispersantesmostrados.

Tabla 2.Propiedadesdelospigmentos

Procedimiento de DispersiónLasdispersionesdepigmentosseprepararonutilizandoelmétodosiguiente.Enprimerlugar,100g.deperlasdecir-coniode0,1mmsevertieronenunrecipienteNalgenede4onzas.Losingredientesdedispersiónseañadieronposte-riormente:pigmento,agua,dispersanteycomoantiespu-manteelSurfynol®DF-58.LatapadelcontenedorNalgenesecerróherméticamenteysesellóconcintaaislante.Loscontenedoresindividualessecolocarondentrodeunalatadeungalón.DosdeestaslatassecargaronenunagitadorRedDevil.Deestamaneraesposibleprepararvariasdisper-sionessimultáneamente.Lasdispersionesseagitanduran-te30minutos.Despuésde30minutos,laspropiedadesdedispersiónfueronmedidasyseañadieroncantidadesespe-cíficasalamezcladeresinadeemulsión/solucióndetintaacrílicaparaevaluarlaspropiedadesdelatinta.

Propiedades de la dispersión

Desarrollo de colorElunoporcientodelasdispersionesdepigmentoscon-centradasfueañadidoaunamezcladeresinasdetintasdesoluciónacrílica/emulsiónacrílicaclara,yseprepara-ron2mldifuminadossobreunasuperficieclaradevidrio.Losvaloresdecolorsemidieronenlaspelículassecasuti-lizandouncolorímetroconpanelesdevidrioasentadosenunfondoblanco.

Estabilidad de viscosidad LasviscosidadesBrookfieldsemidieronadiferentesve-locidadesdecizallamientosobrelasdispersionesinicialesydespuésdeunenvejecimientodurante10díasa50ºC.Parafacilidaddeincorporaciónenlastintasybuenaesta-bilidadenelalmacenamiento,lasdispersionesquetienenlasviscosidadesmásbajassemantienenestablesdespuésdelenvejecimiento.

ResultadosPigmento Azul 15:3ParaelPigmentoAzul15:3,sóloelnuevodispersanteCVX 50145yelAcrílicoBfueroncapacesdedardispersionesconviscosidadesmedibles.Lasdispersionessedejanre-posarenelaglutinanteacrílicoylasplacasdepruebasemuestrana continuaciónen laFigura2.EldispersanteCVX 50145desarrollauncolorsimilaralamitaddelniveldeusodelacrílicoB.

Figura2.Placasyvaloresl*a*bparalasdispersionesintroducidasenunatintaderesinaacrílica

PRODUCTO CONTENIDO DE SÓLIDOS (% PESO) pH

SMA® 1440H 33 8.5

CVX 50145 30 8.5

SMA® 17352H 25 8.5

Acrílico A NH4OH 30 8.5

Acrílico B NH4OH 30 8.5

NÚMERO PIGMENTO

CARGA DE PIGMENTO

CARGA DE DISPERSANTE

Pigmento rojo 57:1 37% Variable

Pigmento azul 15:3 37% Variable

Pigmento amarillo 83 37% Variable

54/-33/-21 66.7

Acrílico B 14%

50/-33/-34 64.5


Ésteres copolímeros de estireno y anhídrido maleico y nuevos derivados de SMA® como dispersantes de pigmentos para tintas base agua

Estabilidad de viscosidadTanto laCVX50145comoelAcrílicoBdieronvisco-sidades inferiores a 100 cps, como semuestra en laFigura3,quepermitieronalasdispersionesserincor-poradasfácilmenteenlasolución/emulsiónacrílicaenlamezcladeresina.Sinembargo,elAcrílicoBdiouncambiomáspequeñoenlaviscosidaddespuésdelen-vejecimiento,loquemuestraunamejorestabilidaddelaviscosidad.

Figura 3.Dispersionesenpigmentoazul15:3-Viscosidadvsvelocidaddecizallamiento

Pigmento Rojo 57:3ParaelRojo57:1,sólolasdispersionesdel CVX 50145 yAcrílicoAdierondispersionesconviscosidadesmedi-blesantesydespuésdelenvejecimiento.Estasdisper-sionessedejaronenelaglutinanteacrílicoylasplacasobtenidas se representan en la Figura 4. Ambos dis-persantesdieronvaloresdecolorl*a*bsimilares,quemuestranunexcelentedesarrollodelcolorrojo.

Figura 4. Placasyvaloresl*a*bparalasdispersionesintroducidasenunatintaderesinaacrílica

Estabilidad de viscosidadElAcrílicoAdiolaviscosidadmásbajayelvaloraumentóligeramentedespuésdelenvejecimiento,comosemues-traenlaFigura5.LaCVX 50145diounaviscosidadini-cialbaja,sinembargo,laviscosidadsetriplicódespuésdeenvejecimientoa50ºCdurante10días.Engeneral,paraelpigmento57:1,laCVX 50145dioundesarrollodecolorexcelente,peroelAcrílicoAdiolamejorcombinacióndeestabilidaddeviscosidadydesarrollodecolor.

Figura 5. DispersionesenpigmentoRojo57:1-Viscosidadvsvelocidaddecizallamiento

CVX 50145 21%

39/41/5

Acrílico A 21%

41/43/3


Pigmento Amarillo 83Para el Amarillo 83, tanto la SMA® 17352H, laCVX 50145comoelAcrílicoAyBdierondispersionesconvis-cosidadesmediblesantesydespuésdelenvejecimiento.Todas lasdispersionessedejarondentrodelaglutinan-teacrílicoylasplacasdelastintasserepresentanenlaFigura6.Todos losdispersantesdieronvalores l*a*b*similares,perolaSMA®17352Htuvoelmayorvalordeb,queindicaelmejordesarrollodelcoloramarillo

Figura 6. Placasyvaloresl*a*bparalasdispersionestodasconel14%dedispersante,introducidasenunatintaderesinaacrílica

Estabilidad de viscosidad LasviscosidadesBrookfieldsemuestranenlafigura7.ElAcrílicoAdiolaviscosidadmásbajayelvaloraumentóligeramentedespuésdelenvejecimiento.Sinembargo,laSMA® 17352Htambiéndiounaviscosidadmuybajaylosvaloresnocambiaronenabsolutodespuésdelenvejeci-mientoa50ºCdurante10días,loquedemuestraunaesta-bilidaddealmacenamientosuperior.ElAcrílicoBylaCVX 50145 dieron ligeramentemayores viscosidades iniciales,pero las viscosidades envejecidas para estas dispersiones

fueron mucho más altas. En general, para el PigmentoAmarillo83,laresinaSMA® 17352H diolamejorcombi-nacióndedesarrollodecoloryestabilidaddeviscosidad.

Figura 7.DispersionesenpigmentoAmarillo83-Viscosidadvs.velocidaddecizallamiento

Resumen Enesteestudio,losésteresdeSMA®yunderivadonuevodeSMA®, la CVX 50145,secompararoncontraundisper-santeacrílicoestándarindustrialyunagentedispersanteacrílicoBdemayorrendimiento.Elrendimientodelosdis-persantespresentóvariaciónparalostrespigmentosorgá-nicosprobados:Azul15:3,Rojo57:1yAmarillo83.ParaelAzul15:3,elnuevoCVX 50145diolamejorcombinacióndedesarrollodecoloryestabilidaddelaviscosidad.ParaelRojo57:1laresinaAcrílicaBdiolamejorcombinacióndepropiedades.ParaelAmarillo83,laSMA® 17352Hdiolamejorcombinacióndepropiedades.ElmejorrendimientopromedioseobtuvoconlaCVX 50145 quedioexcelentesresultadosenelazul15:3,muybuenosresultadosenelRojo57:1,ybuenosresultadosenelAmarillo83.

Estudios FuturosElhechodequelaCVX 50145fueeldispersantecapazdedispersarlostrespigmentosorgánicosmuestraqueesuniversalencomparaciónconlosésteresdeSMA®ante-riores.Seránestudiadospigmentosadicionalesjuntoconpropiedadesadicionalesdelastintasparaexplorarmásafondolasolidezdeestenuevodispersante.

CVX 50145

74/2/47

SMA® 17352H

73/3/49

Acrílico A

73/3/48

Acrílico B

73/2/46


Aplicación de las Resinas SMA en concreto pigmentadoLasresinasSMA®sonunafamiliaresinasdebajopesomolecular,copolímerosdeestireno/anhídridomaleicoysusderivados.Estándisponiblesenresinasdebase(SMA® 1000, 2000 y 3000)comoenformademonoésteresparciales(SMA® 1440, 2625, 17325).Lospro-ductoscomercialessesuministranenformasólida,yaseacomopolvooenescamasycomosolucionesacuo-sasdesaldeamonioosodio.

LassalesalcalinasdelasresinasSMA®sonfácil-mentesolublesenagua,sinembargo,sonsensiblesalosácidosfuertesypuedenprecipitarapHinferiora7.LasresinashidrolizadasSMA®ofrecenun impor-tantebalancehidrofílico/hidrofóbico,loquelascon-vierteenexcelentesproductosparalahumectaciónydispersióndelpigmento.

Duranteelprocesodehidrólisis,elanilloanhídridode laSMA® se abreparadar dos grupos carboxilosadyacentes,unaestructuraquímicaúnicaqueseco-noceporformarcomplejosfuertesconcationesmul-tivalentes.

Porlotanto,lasresinasSMA®hidrolizadassepue-denutilizarcomounsurfactantepoliméricoreactivo

parahacerdispersionesdepigmentospara concretocoloreado(hormigón).Duranteelendurecimientodelcementocoloreado,laSMA®formacomplejosiónicosconcationesmultivalentes(calcio)yporlotantopier-desuspropiedadesdesuperficieactivaparaconvertir-seenunaparteintegraldelconcreto.

A diferencia de los surfactantes convencionalesquenoreaccionanconlamatrizdelconcreto,lafun-cionalidadúnicadelasSMA®mejoralaresistenciaalagua,resistenciaalaintemperieypérdidaencoloryreduceoinclusoeliminalaeflorescencia

RecomendacionesParapigmentos inorgánicos comoelóxidodehierrooMnO2,serecomienda0,5a1,5%de SMA®enpeso,basadoenelpigmentosólidoutilizado.Parapigmen-tos orgánicos, se puedennecesitarnivelesmás altosdeSMA® hidrolizada.

Dependiendode la formulación, variosproductosSMA® pueden serprobados.La tablamuestraalgu-nosproductosdeSMA®posiblesaconsiderar.

GRADO SMA® PROPIEDADES TÍPICAS PROPIEDADES EN LA APLICACIÓN

Contra ión pH % SólidosConcentración relativa

de SMA®/pigmento en seco

Humectación Fuerza del complejo

SMA® 1440H Amonio 8-10 35 Media Alta Media

SMA® 1000H Amonio 8-10 35 Baja Alta Alta

SMA® 3000H Amonio 8-10 14 Alta Baja Baja

SMA® 1000 HNa Sodio 9-11 40 Baja Alta Media

Propiedades de diferentes grados de SMA®


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