1. Seleccionar la resina base adecuada
Aplicaciones de TPEE (elastómero de poliéster termoplástico): TPEE posee una alta resistencia al calor, con un punto de fusión que normalmente oscila entre 150 grados y 200 grados. En aplicaciones donde la alta resistencia al calor es un requisito crítico, se puede considerar el TPEE como la resina base, o se puede aumentar su proporción dentro de un material mezclado. Por ejemplo, para componentes ubicados cerca de motores de automóviles-como correas de transmisión y sellos-el uso de materiales TPE basados en TPEE les permite resistir mejor las altas temperaturas generadas por el motor.
Selección de TPV (vulcanizado termoplástico): los materiales TPV también exhiben una buena resistencia al calor, generalmente capaces de soportar altas temperaturas que oscilan entre 130 grados y 150 grados. El TPV se produce mediante un proceso conocido como vulcanización dinámica, en el que una fase de caucho está altamente dispersa dentro de una matriz plástica continua; esta estructura única dota al material de una resistencia al calor superior. Para aplicaciones que requieren un rendimiento estable a temperaturas elevadas-como mangueras de radiadores de automóviles-El TPV es una excelente opción.
2. Incorporación de aditivos-resistentes al calor
Adición de antioxidantes: Los antioxidantes funcionan para prevenir o retardar las reacciones de oxidación dentro de los materiales TPE a altas temperaturas, mejorando así su resistencia al calor. Los ejemplos comunes incluyen antioxidantes de fenol impedido y antioxidantes de fosfito. Por ejemplo, los antioxidantes de fenol impedido pueden eliminar los radicales libres, previniendo la degradación de los materiales de TPE causada por la oxidación tanto durante el procesamiento como durante el uso final. Normalmente, los antioxidantes se añaden en una concentración de aproximadamente 0,1% a 1%; la dosis precisa debe determinarse en función del tipo específico de material TPE y su entorno operativo real.
Uso de estabilizadores térmicos: Los estabilizadores térmicos sirven para inhibir las reacciones de descomposición térmica dentro de los materiales TPE a altas temperaturas. Para materiales TPE que contienen halógeno--como aquellos basados en polietileno clorado (CPE)-la adición de estabilizadores térmicos de jabón metálico (p. ej., estearato de calcio, estearato de zinc) puede mejorar eficazmente la resistencia al calor. Estos estabilizadores térmicos reaccionan con el cloruro de hidrógeno generado durante la descomposición, evitando así que catalice una mayor degradación del material.
3. Optimización de los sistemas de mezcla
Mezcla con polímeros-resistentes al calor: mezclar materiales TPE con polímeros que poseen una excelente resistencia al calor es un método eficaz para mejorar la estabilidad térmica. Por ejemplo, el TPE se puede mezclar con polímeros de alto-rendimiento, como la poliimida (PI) o el óxido de polifenileno (PPO). El PI exhibe una resistencia excepcional a las altas-temperaturas, con una temperatura de servicio-a largo plazo que excede los 260 grados, mientras que el PPO también posee una temperatura de distorsión por calor relativamente alta, generalmente alrededor de 190 grados. Mediante la mezcla, las características de resistencia al calor-de estos polímeros se pueden impartir al material TPE; sin embargo, se debe prestar especial atención a la compatibilidad entre los componentes mezclados y, por lo general, se requieren compatibilizadores para mejorar esta compatibilidad.
Ajuste del sistema de relleno: la adición sensata de rellenos inorgánicos también puede mejorar la resistencia al calor de los materiales TPE. Los ejemplos incluyen la adición de fibras de vidrio, mica en polvo o talco en polvo. Las fibras de vidrio, conocidas por su alta resistencia y resistencia al calor, forman una red de refuerzo dentro de la matriz de TPE al agregarse, mejorando así la estabilidad térmica y las propiedades mecánicas del material. Generalmente, la incorporación de fibras de vidrio en una concentración de aproximadamente 10% a 30% puede aumentar significativamente la resistencia al calor del TPE; sin embargo, esto puede resultar simultáneamente en una reducción de la flexibilidad del material, lo que requiere un equilibrio basado en los requisitos de aplicación específicos.
4. Mejora de las técnicas de procesamiento
Aumento de la temperatura y la presión de procesamiento: durante el procesamiento de materiales TPE, elevar adecuadamente la temperatura y la presión de procesamiento puede inducir una mayor regularidad y compacidad en las cadenas moleculares del material, mejorando así su resistencia al calor. Por ejemplo, en los procesos de moldeo por inyección, aumentar la temperatura de inyección y mantener la presión facilita un mejor llenado de la cavidad del molde con el material TPE y promueve una alineación superior de las cadenas moleculares en condiciones de alta-temperatura y alta-presión. Sin embargo, es fundamental tener en cuenta que las temperaturas y presiones de procesamiento no deben establecerse excesivamente altas, ya que esto podría provocar la degradación del material o un deterioro del rendimiento.
Implementación de tratamientos pos-procesamiento: someter los productos de TPE moldeados a tratamientos pos-procesamiento adecuados-como el recocido- puede mejorar aún más sus propiedades. El recocido implica calentar el producto a una temperatura superior a la temperatura de servicio prevista pero inferior a su punto de fusión, mantener esta temperatura durante un período específico y posteriormente permitir que se enfríe lentamente. Este proceso sirve para aliviar las tensiones residuales internas dentro del producto, permitiendo que las cadenas moleculares se relajen y se vuelvan más ordenadas, mejorando así tanto la resistencia al calor como la estabilidad dimensional del material. Por ejemplo, para ciertos componentes de TPE de precisión, el recocido puede mejorar eficazmente su rendimiento en entornos de alta-temperatura.