¿Qué son los copolímeros de bloque estirénico?
Los copolímeros de bloque estirénico (SBC) son polímeros muy usados de la familia de los elastómeros termoplásticos (TPE). Los elastómeros termoplásticos son materiales con una elasticidad similar al caucho y con la excelente procesabilidad de los materiales termoplásticos.
Los SBC se usan como un polímero base para los compuestos de TPE llamados Elastómeros Termoplásticos Estirénicos (TPS, por sus siglas en inglés), los cuales no deben confundirse con el Almidón Termoplástico (también abreviado en inglés TPS).
En términos de estructura molecular, los SBC por lo general se componen de dos bloques duros de poliestireno termoplástico y un bloque intermedio elastomérico blando. Sin embargo, existen varias configuraciones posibles de bloques:
- Dibloque (bloque de poliestireno – bloque elastomérico)
- Tribloque lineal (bloque de poliestireno – bloque elastomérico – bloque de poliestireno)
- Diversas configuraciones ramificadas, como la estructura radial
Propiedades
Esta tabla hace una comparación de las propiedades de los SBC con las propiedades de otros tipos de TPE.
| Propiedades/Materiales | TPS | TPO | TPVC | TPU | TPC | TPA |
| Dureza Shore | 30A 〜 70A | 60A 〜 95A | 40A 〜 70A | 80A 〜 80D | 90A 〜 70D | 40D 〜 65D |
| Resistencia a la tracción (MPa) | 9.8 〜 34.3 | 2.9 〜 18.6 | 9.8 〜 19.6 | 29.4 〜 49 | 25.5 〜 39.2 | 11.8 〜 34.3 |
| Elongación (%) | 500 〜 1,200 | 200 〜 600 | 400 〜 500 | 300 〜 800 | 350 〜 450 | 200 〜 400 |
| Resiliencia por rebote (%) | 45 〜 75 | 40 〜 60 | 30 〜 70 | 30 〜 70 | 60 〜 70 | 60 〜 70 |
| Densidad (g/cm³) | 0.91 〜 0.95 | 0.88 | 1.2 〜 1.3 | 1.1 〜 1.25 | 1.17 〜 1.25 | 1.01 |
| Resistencia a la abrasión | Suficiente | Malo | Suficiente | Excelente | Suficiente | Bueno |
| Resistencia a la flexión a temperatura ambiente | Bueno | Suficiente | Bueno | Bueno | Excelente | Excelente |
| Resistencia al calor | 〜 80°C | 〜 120°C | 〜 100°C | 〜 100°C | 〜 140°C | 〜 100°C |
| Resistencia al aceite | Malo | Suficiente | Bueno | Excelente | Excelente | Excelente |
| Resistencia a la intemperie | Malo-bueno | Bueno | Suficiente-bueno | Suficiente-bueno | Suficiente | Bueno |
| Temperatura de fragilidad | < -70°C | < -70°C | -50°C 〜 -30°C | < -70°C | < -70°C | < -70°C |
| Aplicaciones | Calzado, mezclas de reina, adhesivos, modificación de asfalto | Mangueras/tubos automotrices, productos de consumo | Automotriz, cables eléctricos, ingeniería civil/construcción | Calzado, productos industriales, productos de consumo, productos médicos | Automóviles, electrónicos, productos industriales | Productos deportivos, productos industriales |
Propiedades mecánicas
Las características mecánicas fundamentales de los SBC son sus propiedades elásticas similares al caucho combinadas con excelente suavidad, lo que las hace adecuadas para aplicaciones suaves al tacto en diversas industrias, como artículos deportivos y calzado, productos de consumo, aplicaciones de movilidad, electrónicos y médicas. Para consultar la lista completa, vea más adelante.
Para aplicaciones que requieren mayor dureza y resistencia mecánica, otros TPE pueden ser más adecuados, como TPU, TPC y TPA.
Densidad
Los SBC son de más baja densidad en comparación con los TPU, TPA, TPC y TPVC, y de densidad comparable con los TPO y TPV.
Propiedades térmicas
La resistencia al calor de los SBC depende de la estructura química y de la temperatura de transición vítrea de los bloques de poliestireno. La temperatura de operación máxima es ~ 80℃. La temperatura de fragilidad es el punto en el que el polímero cambia de estado elástico a vidrio, que es mucho más duro y más frágil. La baja temperatura de fragilidad de los SBC permite que se use en aplicaciones de baja temperatura que requieren buen impacto y flexibilidad.
Consulte la tabla anterior para conocer los marcadores observados.
Distribución de peso molecular
Los SBC tienen poca distribución de peso molecular en comparación con los otros TPE, ya que los TPS se producen mediante polimerizacion aniónica viviente.
Procesabilidad
Los SBC pueden ser moldeados por inyección, extruidos, moldeados por extrusión soplado e impresos en 3D. Esto, junto con sus grandes características de rendimiento, los hace una excelente opción de material para una amplia gama de aplicaciones en muchas industrias.
La capacidad de fundir y volver a moldear los SBC permite el reciclaje y posibilita el procesamiento con una baja cantidad de residuos.
Copolímeros de bloque estirénico versus otros materiales
Los SBC son elastómeros termoplásticos sin entrelazamiento, a diferencia de la silicona, EPDM y cauchos naturales; sin embargo, los SBC muestran propiedades elásticas debido a su estructura molecular.
Una breve historia de los copolímeros de bloque estirénico
En 1962, Shell USA Inc. presentó una de las primeras patentes de copolímeros de bloque de estireno (US3265765). En 1964, los copolímeros de tribloque estireno-butadieno-estireno fueron fabricados en la planta piloto de Shell, y el siguiente año comercializados por Shell. El primer cliente de SBC fue Scotty Shoes, un fabricante de calzado de Massachusetts. También, en 1964, se presentó una de las primeras patentes de copolímeros de bloque estirénico hidrogenados (HSBC) (US3431323). A finales de la década de los 60, los HSBC salieron a la venta.
Cómo se hace
Los SBC se producen mediante polimerizacion aniónica, una técnica versátil y poderosa para la síntesis de polímeros con estructuras bien diseñadas y propiedades materiales a la medida.
Tipos de SBC
Existen dos categorías de SBC:
- Copolímeros de bloque estirénico no hidrogenados (USBC)
- Copolímeros de bloque estirénico hidrogenados (HSBC)
¿Qué son los USBC?
Los copolímeros de bloque estirénico no hidrogenados (USBC) se componen de unidades de monómeros de estireno y dieno organizadas en una estructura similar al bloque. El bloque de dieno puede ser polibutadieno (PB) o poliisopreno (PI). Los USBC no han sido sometidos a procesos de hidrogenación, por lo que pueden conservar su bloque de dieno insaturado.
Lo anterior los hace más reactivos en comparación con sus contrapartes hidrogenadas, de tal forma que pueden ser más adaptados mediante reacciones químicas como reticulación o funcionalización. Estos elastómeros muestran excelentes propiedades elastoméricas y menores costos de procesamiento en comparación con los HSBC.
Sin embargo, debido al dieno insaturado y la susceptibilidad a la degradación, tienen menor estabilidad térmica, menor resistencia química y son más susceptibles al envejecimiento. Los USBC son más propensos a desarrollar un tono amarillento con el tiempo, lo cual quizá no es crítico para algunas aplicaciones, pero sí es un problema para otras -como embalajes y aplicaciones médicas donde se prefiere TPE transparente.
Tipos de USBC
| Abr. | Estructura molecular | Productos de Kuraray |
| SBS | Copolímero de bloque de estireno-butadieno-estireno | N/A |
| SIS | Copolímero de bloque de estireno-isopreno-estireno | N/A |
| V-SIS | Copolímero de bloque de estireno-isopreno-estireno con alto contenido de enlaces de vinilo | HYBRAR™ 5000-series |
¿Qué son los HSBC?
Los copolímeros de bloque de estireno hidrogenados (HSBC) se someten a un proceso de hidrogenación, que añade hidrógeno a los enlaces químicamente saturados y previamente insaturados en el bloque de dieno. Esto convierte al bloque de dieno en un bloque saturado, como etileno/butileno (EB), etileno/propileno (EP) y etileno/etileno/propileno (EEP).
Como resultado, los HSBC cuentan con una mejor estabilidad térmica, durabilidad, resistencia a la intemperie, resistencia química y resistencia a los rayos UV, en comparación con los USBC. Este tipo de copolímeros también sufren mucho menos amarillez. Es posible que sean la mejor opción de material para aplicaciones particularmente demandantes en industrias como la automotriz, electrónica y médica.
Debido al paso adicional de hidrogenación, los HSBC pueden presentar mayores costos de procesamiento en comparación con los USBC. Una vez hidrogenados, los SBC tienen menor reactividad, lo cual limita la capacidad de mayor modificación química u opciones de entrelazamiento.
Tipos de HSBC
| Abr. | Estructura molecular | Productos de Kuraray |
| SEP | copolímero de bloque de estireno-etileno/propileno | SEPTON™ 1000-series |
| SEPS | copolímero de bloque de estireno-etileno/propileno-estireno | SEPTON™ 2000-series |
| SEEPS | copolímero de bloque de estireno-etileno/etileno/propileno-estireno | SEPTON™ 4000-series |
| SEBS | copolímero de bloque de estireno-etileno/butileno-estireno | SEPTON™ 8000-series |
| V-SEPS | SEPS con alto contenido de enlaces de vinilo | HYBRAR™ 7125F |
| V-SEEPS | SEEPS con alto contenido de enlaces de vinilo | HYBRAR™ 7311F |
| Grados especializados | SEPTON™ V-series SEPTON™ J-series SEPTON™ Q-series SEPTON™ BIO-series |
Aplicaciones de los SBC
Descubre los SBC de Kuraray
SBC de grado médico
Ciertos grados de SBC se someten a requerimientos normativos y son certificados para aplicaciones médicas en diferentes usos (por ejemplo, contacto con la piel, contacto con la sangre, etc.).
Para obtener más información, visite nuestra página sobre elastómeros termoplásticos de grado médico o contáctenos. Nuestros expertos con gusto le ayudarán.
SBC para adhesivos de fusión en caliente
Los adhesivos de fusión en caliente son otra aplicación común para los SBC. Estos últimos son un componente esencial para aportar propiedades adhesivas. Kuraray ofrece materiales con excelente procesabilidad y características de rendimiento.
Algunos recursos adicionales de adhesivos de fusión en caliente se pueden encontrar en:
SBC usados para modificación de polímeros
Los SBC aportan gran versatilidad, lo cual permite a los clientes ajustar sus polímeros para aplicaciones específicas en una gran variedad de industrias. Desde componentes automotrices hasta materiales de embalaje, productos de construcción hasta productos de consumo, los SBC han demostrado que representan un gran valor en un sinfín de soluciones innovadoras.
Al incorporar SBC en mezclas de polímeros, los clientes pueden extender la vida útil y la durabilidad de los productos, reduciendo la necesidad de constantes reemplazos y minimizando la cantidad de residuos. Los SBC pueden ser útiles como modificadores de resinas de polipropileno (PP), polietileno (PE), poliestireno (PS), policarbonato (PC), acrilonitrilo butadiendo estireno (ABS) y éter de polifenileno (PPE).
La resistencia al impacto y flexibilidad mejoradas aportadas por los SBC contribuyen a la generación de productos de mayor duración y más duraderos que causan un menor impacto ambiental.
Los SBC también pueden permitir la creación de soluciones poliméricas ligeras, pero fuertes, reduciendo así el consumo general de material y la huella de carbono. Su versatilidad permite características de procesamiento optimizado al reducir el consumo de energía durante los procesos de manufactura. Conozca sobre los SBC como modificadores de polímeros.
SBC usados como mejoradores de índice de viscosidad
Cuando se trata de lograr perfiles precisos de viscosidad, los SBC se distinguen como modificadores de viscosidad muy eficientes y versátiles. Estos polímeros tienen la capacidad de cambiar de manera significativa la viscosidad de los aceites lubricantes en bajas concentraciones, brindando capacidades excepcionales de espesantes.
Una de las características destacadas de los SBC es su estabilidad al corte, lo cual asegura que la viscosidad permanezca constante en un rango de diversas condiciones de corte y temperaturas. Esto último los hace ideales para aplicaciones que implican fuerzas mecánicas intensas donde la estabilidad y el control de flujo confiable son cruciales. Aprenda más sobre los SBC como mejoradores de índice de viscosidad.
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