Explora cómo el polímero SBS (estireno-butadieno-estireno) está transformando la fabricación de envases, productos cosméticos y materiales de sellado. Desde su flexibilidad hasta su resistencia al impacto, este material se ha convertido en un elemento clave en la innovación industrial. Aprende cómo los polímeros SBS están impulsando la sostenibilidad, la calidad y la eficiencia en múltiples sectores.
El Impacto del Polímero SBS en la Industria
Los copolímeros de poli (estireno-butadieno-estireno) (SBS) se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones industriales debido a sus deseables propiedades físicas y mecánicas. Sin embargo, uno de los inconvenientes de los copolímeros SBS es su baja biodegradabilidad. Los copolímeros SBS consisten en dominios de poliestireno (PS) vítreos conectados por segmentos flexibles de polibutadieno (PB).
Los dominios vítreos de PS proporcionan resistencia, rigidez y estabilidad térmica al copolímero, mientras que los segmentos de PB ofrecen flexibilidad y propiedades elastoméricas.
Este es un tipo de copolímero llamado copolímero en bloque. Su cadena principal se compone de tres segmentos. El primero es una cadena larga de poliestireno, el del medio es una cadena larga de polibutadieno y el último segmento es otra sección larga de poliestireno. Esto le da al material la capacidad de conservar su forma después de ser estirado.
Polímero SBS en el Diseño de Envases
Los copolímeros en bloque de estireno-butadieno son materiales fluidos que presentan diferentes viscosidades para adaptar sus propiedades a las múltiples aplicaciones que se pueden utilizar. Los grados lineales de bajo peso molecular ofrecen muy buena fluidez y son apreciados por su transparencia y procesabilidad.
Los radiales muestran resistencia al moldeo y ofrecen propiedades mecánicas superiores con modificación de alto rendimiento. Los grados multienlace muestran una combinación de baja viscosidad con resistencia a la temperatura.
Este rendimiento los hace adecuados para una amplia gama de aplicaciones técnicas como composiciones, adhesivos y selladores, modificación de asfaltos para carreteras y membranas impermeabilizantes de pavimentos. También se utilizan en aplicaciones de calzado y modificación de polímeros.
El elastómero SBS cumple con diferentes aplicaciones de contacto con alimentos. La presentación típica de estos productos puede variar desde versiones en grumos blandos en polvo. Los copolímeros en bloque de estireno-butadieno tienen estructuras diferentes, lineales, radicales y de múltiples brazos.
Los SBS lineales de bajo peso molecular proporcionan buena transparencia y procesabilidad. Buen flujo gracias a los grados radiales proporcionan propiedades mecánicas superiores con modificación de alto rendimiento y mayor resistencia del hierro fundido, los grados multibrazo proporcionan una combinación de baja viscosidad y mejor resistencia a la temperatura.
¿Cómo influye la flexibilidad del SBS en el diseño de envases innovadores?
El poliestireno es un plástico duro resistente y esto le da durabilidad al termoplástico SBS. El polibutadieno es gomoso y esto le da al elastómero SBS sus propiedades similares al caucho. Además, las cadenas de poliestireno tienden a agruparse.
Cuando un grupo de molécula de estireno SBS se une a un grupo y la otra hebra de la misma molécula de poliestireno SBS se une a otro grupo, los diferentes grupos se unen con cadenas gomosas de polibutadieno. Esto le da al material la capacidad de conservar su forma después de ser estirado.
A temperatura ambiente (por debajo de la temperatura de transición vítrea del poliestireno), se agregan grupos de bloques de estireno (dominios) para que actúen como enlaces cruzados físicos rígidos, maximizando las altas propiedades elásticas del bloque de butadieno.
A temperaturas elevadas, los dominios de estireno se deshacen y el polímero se convierte en una masa termoplástica fundida adecuada para extrusión y moldeo por inyección. Las propiedades elásticas del elastómero SBS de estiramiento y recuperación coinciden con las del vulcanizado convencional, pero la ventaja es que hay una etapa de “curación” y el tiempo de procesamiento y el consumo de energía se reducen considerablemente. También el SBS se puede procesar a partir de una solución.¿Cómo afecta la estabilidad térmica del SBS a la conservación de productos envasados?
La temperatura de transición vítrea (Tg) de los bloques de polibutadieno es típicamente -90 °C, mientras que la Tg de los bloques de poliestireno es +100 °C. Por lo tanto, a cualquier temperatura entre -90 °C y +100 °C, el SBS actúa como un elastómero físicamente reticulado.
La temperatura de funcionamiento está garantizada desde -55 °C hasta +70 °C. Estos TPE insaturados bajos tienden a tener una resistencia a la intemperie y a los rayos UV bastante pobre y una estabilidad moderada a temperaturas elevadas debido a sus dobles enlaces.
Sin embargo, el termoplástico SBS tiene problemas de degradación a altas temperaturas y el contenido de butadieno lo hace propenso a la oxidación y al desgaste, sin los antioxidantes adecuados. El SBS ofrece un excelente coeficiente de fricción superficial, baja deformación permanente y resistencia a la tracción.
El material puede deformarse temporalmente por compresión o alargamiento, pero cuando estas fuerzas cesan, el material vuelve a su forma original.¿Qué técnicas de procesamiento son más efectivas para moldear el SBS en diversas formas de envases?
Los copolímeros en bloque de estireno-butadieno se polimerizan en solución y están disponibles en una cartera completa de grados lineales, ramificados y radiales.
En la polimerización, el copolímero dibloque vivo de estireno-butadieno se convierte en un copolímero tribloque SBS lineal mediante la adición posterior de un agente de acoplamiento difuncional, cuya cantidad puede variar para diferentes rendimientos de polímeros SBS acoplados y SB no acoplados.
Alternativamente, la adición de un agente de acoplamiento con una funcionalidad de tres o más conduce a la formación de un bloque radial de copolímero SBS cuyo número de brazos SB depende de la estructura del agente de acoplamiento polifuncional.
Cuando se agrega estireno en lugar del agente de acoplamiento, nos referimos a la polimerización del copolímero de tres etapas SBS que conduce a SBS lineal. Finalmente, debemos agregar un agente terminador para terminar los extremos de la cadena activa. Los residuos químicos de reacciones de terminación o acoplamiento deben ser inactivos para el antioxidante para evitar el amarillamiento del copolímero SBS.
De lo anterior se desprende que el SBS lineal se puede obtener a partir de las tres etapas, un proceso de polimerización y las dos etapas, mientras que el SBS radial solo se puede obtener a partir del proceso de polimerización de las dos etapas.
La carencia resultante del segundo bloque de poliestireno no permite las propiedades mecánicas de los copolímeros tribloque puros, pero mejora otras propiedades útiles para adhesivos y modificaciones del betún. Los grados secos y extendidos en aceite están disponibles en diferentes formas: pellets, gránulos y polvo.
Tipos de Aplicaciones
El granulado SBS es un caucho de aspecto muy blando que se utiliza sobre todo en aplicaciones donde las prestaciones mecánicas y las características químicas son menos importantes y en las que se valora el tacto suave y el tacto.
Las aplicaciones típicas son, perfiles, artículos para el hogar, cuchillos, almacenamiento, insertos deslizantes, pomos, botones, sellos, mangos “soft touch” para diversos utensilios, cajas de herramientas de jardín, pomos, amortiguadores, tapones, etc .
Los pellets SBS en la industria de zapatos, plantillas, suelas, vallas, botas en muchas formas transparentes, mate y brillantes, envejecidas y de cualquier color. También son adecuados para una amplia gama de aplicaciones técnicas como composiciones, adhesivos y selladores, modificación de asfalto para carreteras y membranas impermeabilizantes de pavimentos.
También se utilizan en aplicaciones de modificación del polímero, automotrices, sellos, alfombras, sellos FDA, recubrimientos de tapas de botellas, cintas transportadoras, gomas, mangueras, rollos, aisladores, poliestirenos, fricciones, artículos técnicos, adhesivos, piezas fundidas, O-rings, revestimientos de papel y textiles, revestimientos flexibles, etc.
Desafortunadamente, la presencia del componente de poliestireno no biodegradable en los copolímeros de SBS dificulta significativamente su biodegradabilidad. El poliestireno es un polímero sintético que los microorganismos naturales del medio ambiente no pueden descomponer fácilmente.
Para abordar la cuestión de la baja biodegradabilidad, los científicos investigadores están trabajando activamente en el desarrollo de compuestos SBS alternativos. En este sentido, algunos enfoques incluyen la incorporación de componentes biodegradables en la estructura del copolímero, modificando el copolímero mediante métodos de degradación química o enzimática, o buscando métodos de eliminación respetuosos con el medio ambiente, como el reciclaje o la recuperación de energía.
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