Els elastòmers termoplàstics (TPE), de vegades anomenats cautxús termoplàstics (TPR), són una classe de copolímers o una barreja física de polímers (generalment un plàstic i un cautxú) que consisteixen en materials amb propietats termoplàstiques i elastomèriques.

Tot i que la majoria dels elastòmers són termoestables, els elastòmers termoplàstics no ho són, cosa que els fa relativament fàcils d'utilitzar en la fabricació, per exemple, mitjançant emmotllament per injecció. Els elastòmers termoplàstics mostren avantatges típics tant dels materials gomosos com dels materials plàstics. El benefici d'utilitzar elastòmers termoplàstics és la capacitat d'estirar-se fins a elongacions moderades i tornar a la seva forma gairebé original, creant una vida útil més llarga i un millor rang físic que altres materials.

La principal diferència entre els elastòmers termoestables i els elastòmers termoplàstics és el tipus d'enllaç reticulat en les seves estructures. De fet, l'enllaç reticulat és un factor estructural crític que confereix altes propietats elàstiques.

Tipus miniatura|Poliuretans termoplàstics Hi ha sis classes genèriques de TPE comercials (designacions segons la norma ISO 18064) juntament amb una categoria no classificada:

Copolímers de bloc estirènics, TPS (TPE) Poliolefinelastòmers termoplàstics, TPO (TPE-o) Vulcanitzats termoplàstics, TPV (TPE-v o TPV) Poliuretans termoplàstics, TPU (TPU) Copolièster termoplàstic, TPC (TPE-E) Poliamides termoplàstiques, TPA (TPE-A) Elastòmers termoplàstics no classificats, TPZ

Exemples Els materials TPE que provenen del grup dels copolímers de bloc inclouen CAWITON†, MELIFLEX, THERMOLAST K†, THERMOLAST M†, Chemiton, Arnitel, Hytrel, Dryflex†, Mediprene, Kraton, Pibiflex, Sofprene†, Tuftec† i Laprene†. † indica copolímers de bloc estirènics (TPE). Laripur, Desmopan, Estane, Texin i Elastollan són exemples de poliuretans termoplàstics (TPU). Sarlink, Santoprene, Termoton, Solprene, THERMOLAST V, Vegaprene i Forprene són exemples de materials TPV. Exemples de compostos d'elastòmers d'olefines termoplàstiques (TPO) són For-Tec E o Engage. Ninjaflex s'utilitza per a la impressió 3D.

Criteris per a elastòmers termoplàstics Perquè un material es pugui qualificar com a elastòmer termoplàstic, ha de tenir aquestes tres característiques essencials:

La capacitat d'estirar-se fins a allargaments moderats i, en eliminar la tensió, tornar a una forma similar a la seva forma original Processable com a fosa a temperatura elevada Absència de fluència significativa

Història miniatura|Microestructura esquemàtica del copolímer de bloc SBS El TPE es va convertir en una realitat comercial quan els polímers de poliuretà termoplàstics van estar disponibles a la dècada del 1950. Durant la dècada del 1960 va estar disponible el copolímer de bloc d'estirè, i a la dècada del 1970 va aparèixer una àmplia gamma de TPE. L'ús mundial de TPE (680.000 tones/any el 1990) creix al voltant d'un nou per cent anual.

Microestructura Els materials d'estirè-butadiè posseeixen una microestructura de dues fases a causa de la incompatibilitat entre els blocs de poliestirè i polibutadiè, separant-se els primers en esferes o barres segons la composició exacta. Amb un baix contingut de poliestirè, el material és elastomèric i predominen les propietats del polibutadiè. Generalment, ofereixen una gamma de propietats molt més àmplia que els cautxús reticulats convencionals, ja que la composició pot variar per adaptar-se als objectius finals de la construcció. miniatura|Copolímer de bloc SBS en TEM Els copolímers de bloc es poden "separar en microfases" per formar nanoestructures periòdiques, com en el copolímer de bloc d'estirè-butadiè-estirè (SBS) (que es mostra a la dreta). El polímer es coneix com a Kraton i s'utilitza per a soles de sabates i adhesius. A causa de l'estructura microfina, es va necessitar un microscopi electrònic de transmissió (TEM) per examinar l'estructura. La matriu de butadiè es va tenyir amb tetròxid d'osmi per proporcionar contrast a la imatge.

El material es va fabricar mitjançant polimerització viva, de manera que els blocs són gairebé monodispersos, cosa que ajuda a crear una microestructura molt regular. El pes molecular dels blocs de poliestirè a la imatge principal és de 102.000; la imatge inserida té un pes molecular de 91.000, cosa que produeix dominis lleugerament més petits. L'espai entre dominis s'ha confirmat mitjançant dispersió de raigs X de petit angle, una tècnica que proporciona informació sobre la microestructura. Com que la majoria dels polímers són incompatibles entre si, la formació d'un polímer en bloc normalment provocarà una separació de fases, i el principi s'ha explotat àmpliament des de la introducció dels polímers en bloc SBS, especialment quan un dels blocs és altament cristal·lí. Una excepció a la regla d'incompatibilitat és el material Noryl, on el poliestirè i l'òxid de polifenilè o PPO formen una barreja contínua entre si. miniatura|Copolímer de bloc cristal·lí esquemàtic Altres TPE tenen dominis cristal·lins on un tipus de bloc cocristal·litza amb un altre bloc en cadenes adjacents, com ara en els cautxús de copolièster, aconseguint el mateix efecte que en els polímers de bloc SBS. Depenent de la longitud del bloc, els dominis són generalment més estables que aquests últims a causa del punt de fusió del cristall més elevat. Aquest punt determina les temperatures de processament necessàries per donar forma al material, així com les temperatures d'ús final del producte. Aquests materials inclouen Hytrel, un copolímer de polièster-polièter, i Pebax, un copolímer de niló o poliamida-polièter.

Avantatges Depenent de l'entorn, els TPE tenen propietats tèrmiques i estabilitat material excel·lents quan s'exposen a una àmplia gamma de temperatures i materials no polars. Els TPE consumeixen menys energia per produir-se, es poden acolorir fàcilment amb la majoria de colorants i permeten un control de qualitat econòmic. El TPE requereix poca o cap mescla, sense necessitat d'afegir agents de reforç, estabilitzadors o sistemes de curat. Per tant, no hi ha variacions de lot a lot en els components de pesatge i dosificació, cosa que porta a una millor consistència tant en les matèries primeres com en els articles fabricats. Els materials TPE tenen el potencial de ser reciclables, ja que es poden modelar, extrudir i reutilitzar com els plàstics, però tenen les propietats elàstiques típiques dels cautxús que no són reciclables a causa de les seves característiques termoestables. També es poden triturar i convertir en filaments d'impressió 3D amb un robot de reciclatge.

Processament Els dos mètodes de fabricació més importants amb TPE són l'extrusió i el modelat per injecció. Els TPE ara es poden imprimir en 3D i s'ha demostrat que són econòmicament avantatjosos per fabricar productes mitjançant la fabricació distribuïda. El modelat per compressió s'utilitza poques vegades, o mai. La fabricació mitjançant modelat per injecció és extremadament ràpida i molt econòmica. Tant l'equip com els mètodes que s'utilitzen normalment per a l'extrusió o el modelat per injecció d'un termoplàstic convencional són generalment adequats per als TPE. Els TPE també es poden processar mitjançant modelat per bufat, calandrat per fusió, termoconformat i soldadura per calor.

Aplicacions miniatura|Ganivet de xef amb empunyadura TPE Els TPE s'utilitzen quan els elastòmers convencionals no poden proporcionar la gamma de propietats físiques necessàries en el producte. Aquests materials troben una gran aplicació en el sector de l'automoció i en el sector dels electrodomèstics. Per exemple, els TPE de copolièster s'utilitzen en pistes de motos de neu on la rigidesa i la resistència a l'abrasió són molt importants. Les olefines termoplàstiques (TPO) s'utilitzen cada cop més com a material per a cobertes. Els TPE també s'utilitzen àmpliament per a catèters on els copolímers de bloc de niló ofereixen una gamma de suavitat ideal per als pacients. Les mescles de silicona termoplàstica i olefines s'utilitzen per a l'extrusió de perfils de vidre i burletes dinàmiques per a cotxes. Els copolímers de bloc d'estirè s'utilitzen en soles de sabates per la seva facilitat de processament i àmpliament com a adhesius.

A causa de les seves habilitats inigualables en el modelat per injecció de dos components a diversos substrats termoplàstics, els materials TPS dissenyats també cobreixen una àmplia gamma d'aplicacions tècniques que van des del mercat de l'automoció fins a productes de consum i mèdics. Exemples d'això són superfícies d'adherència suau, elements de disseny, interruptors i superfícies retroil·luminats, així com segells, juntes o elements d'amortiment. El TPE s'utilitza habitualment per fabricar coixinets de suspensió per a aplicacions de rendiment automotriu a causa de la seva major resistència a la deformació en comparació amb els coixinets de goma normals. Els termoplàstics han experimentat un creixement en la indústria de la calefacció, ventilació i aire condicionat (HVAC) a causa de la funció, la rendibilitat i l'adaptabilitat per modificar resines de plàstic en una varietat de cobertes, ventiladors i carcasses. miniatura|Laminació de teixit i escuma TPE reciclada

Referències

Categoria:Plàstics