Estudio comparativo de diferentes tipos de polibutadieno en el endurecimiento del poliestireno

Comparative Study of Different Types of Polybutadiene on the Toughening of Polystyrene

En este trabajo se evaluó el endurecimiento del poliestireno (PS) con tres tipos de polibutadieno (PB): polibutadieno de baja concentración de cis (PB_l), polibutadieno de alta concentración de cis (PB_h ) y copolímero en bloque de estireno-butadieno (SBS) (PB_co). La resistencia al impacto aumentó en un 138, 208 y 823% cuando se utilizó polibutadieno de bajo contenido en cis, polibutadieno de alto contenido en cis y copolímero en bloque de estireno-butadieno, respectivamente. Los materiales presentaron morfología dispersa con dominios menores de 1 μm, distribuidos aleatoriamente en la matriz de poliestireno. La energía de activación del flujo, calculada mediante la ecuación de Arrhenius, varió entre 34 y 71 kJ/mol. En los experimentos reológicos, todas las mezclas de polímeros presentaron un comportamiento pseudoplástico.

INTRODUCCIÓN

El poliestireno (PS) es un polímero termoplástico fácil de sintetizar, procesar y reciclar. Es relativamente resistente a la degradación, pero tiene una baja resistencia al impacto. Para determinadas aplicaciones, el poliestireno necesita ser tenacificado. 

La tenacidad es uno de los parámetros más importantes que determina si un polímero dado puede utilizarse como material de ingeniería. En las mezclas de termoplásticos reforzados con elastómeros, cuando se aplica tensión, las partículas elastoméricas dispersas concentran o absorben esta tensión, provocando un cambio en el estado de la fase matriz y una intensa deformación plástica, mejorando así la resistencia al impacto del material. La absorción-disipación de energía por las partículas dispersas se produce por diferentes mecanismos, como la cavitación, la deformación plástica y la deformación-cavitación. Los factores que afectan la resistencia al impacto de estos materiales son la fracción másica del elastómero, el tamaño, la distribución y la morfología de las partículas elastoméricas, la temperatura de transición vítrea (Tg) y la afinidad química o nivel de adhesión interfacial entre los polímeros constituyentes.

Se puede añadir un agente compatibilizador a la mezcla de polímeros con el fin de mejorar la adhesión interfacial. En el caso de los copolímeros en bloque, una buena adhesión entre los segmentos de los bloques de copolímero y la matriz y las fases dispersas mejora la transferencia de tensiones entre estas fases, lo que se traduce en una mejora de las propiedades interfaciales, con la consiguiente reducción de la separación y el tamaño de la fase dispersa.