¿Qué aditivos se necesitan para modificar la composición del PC y el ABS?

Resolver los problemas de compatibilidad entre el PC y los compuestos de ABS

El PC y el ABS son polímeros parcialmente compatibles, y una simple mezcla puede provocar fácilmente una separación de fases, lo que da lugar a una disminución de las propiedades mecánicas (especialmente la resistencia al impacto) de la aleación. Por lo tanto, los compatibilizadores son aditivos fundamentales, prácticamente indispensables, en todas las formulaciones de compuestos de PC y ABS.

La modificación de la aleación de PC/ABS es un proceso de ingeniería sistemático que requiere la selección de aditivos adecuados en función de los requisitos de aplicación del producto final. A continuación, ofrecemos una lista detallada de los distintos aditivos que se utilizan habitualmente en la modificación de compuestos de PC/ABS, así como sus funciones.

1. Aditivos esenciales básicos

Agente compatibilizador

Función: Mejorar la adhesión entre el PC y el ABS, haciendo que la estructura de fases sea más fina y estable, lo que mejora las propiedades mecánicas generales del compuesto.

Polímero injertado con anhídrido maleico: el tipo más habitual y eficaz.

Tipos habituales:

• SMA: copolímero de anhídrido maleico y estireno, con efectos significativos.
• ABS-g-MAH: injerto de anhídrido maleico en cadenas de ABS, con buena compatibilidad con el ABS.
• SEBS-g-MAH: tiene un doble efecto: aumenta la compatibilidad y mejora la resistencia.
• Copolímeros acrílicos, como el MBS y el ASA, también tienen cierto efecto de compatibilización.

2. Aditivos para mejorar el procesamiento y la estabilidad

Antioxidante

Función: Tanto el PC como el ABS son propensos a la degradación térmica y oxidativa durante los procesos a altas temperaturas. El PC se vuelve amarillento y su peso molecular disminuye. El segmento de butadieno del ABS es propenso a la oxidación.

Tipos habituales:

• Principal antioxidante (fenoles impedidos): como el IrgaNOx 1010 y el 1076, encargados de capturar los radicales libres.
• Antioxidantes auxiliares (fosfitos), como el Irgafos 168 o el TNPP, se encargan de descomponer el peróxido de hidrógeno. Suelen utilizarse en combinación con el antioxidante principal.

Lubricantes/Aditivos de procesamiento

Función: Reducir la viscosidad del material fundido, mejorar la fluidez, evitar la ruptura del material fundido, reducir la adherencia al equipo y facilitar el desmoldeado.

Tipos habituales:

• Lubricantes internos: como el ácido esteárico, los ésteres del ácido esteárico (como el GMS) y las sales del ácido esteárico (como el estearato de calcio). Compatibilidad limitada con los polímeros, ya que actúa como un “rodamiento de bolas” en el interior.
• Lubricantes externos: como la cera de polietileno (cera PE), la cera de polietileno oxidada (cera OPE) y la cera de lignito. Migración hacia la superficie del polímero, formando una capa lubricante entre el molde y la masa fundida.
• Aditivos de procesamiento eficaces, como los polímeros acrílicos (normalmente con estructuras de tipo «núcleo-cubierta»), pueden reducir considerablemente la viscosidad del material fundido y mejorar la suavidad de la superficie.

3. Aditivos para mejorar las propiedades mecánicas

Agente endurecedor

Función: Aunque el propio ABS tiene cierto efecto de endurecimiento sobre el PC, para aplicaciones que requieren una resistencia al impacto extremadamente alta (especialmente a bajas temperaturas), es necesario añadir agentes endurecedores adicionales.

Tipos habituales:

• Resina MBS: Tiene una buena transparencia y es un agente endurecedor muy utilizado en las aleaciones de PC/ABS, pero su resistencia a la intemperie es escasa.
• ACR: Caucho acrílico con buena resistencia a la intemperie.
• Elastómeros con estructura de núcleo y envoltura, como el ABS, el MBS, el ACR, etc., pertenecen a esta categoría y son los métodos de refuerzo más eficaces para los plásticos técnicos.

Potenciador

Función: Mejorar la rigidez, la resistencia mecánica y la resistencia al calor de los polímeros.

Tipos habituales:

• Fibra de vidrio: El material más utilizado que mejora considerablemente la resistencia y la rigidez, pero que puede provocar anisotropía, rugosidad superficial y desgaste de los equipos en el producto.
• Fibra de carbono: Además de reforzar el material, también le confiere propiedades de conductividad y de blindaje electromagnético, lo que se traduce en unos costes más elevados.
• Rellenos minerales, como el talco en polvo y la wollastonita, mejoran principalmente la rigidez y la resistencia al calor, aunque tienen un efecto relativamente escaso sobre la resistencia al impacto.

4. Aditivos con funciones especiales

Retardante de llama

Esta es una de las áreas de aplicación más importantes del compuesto PC/ABS, como son las carcasas de aparatos electrónicos y eléctricos.

Función: Hacer que el material cumpla con los niveles de resistencia al fuego UL94 V-0, V-1, V-2 y otros.

Tipos habituales:

• Retardantes de llama halógenos: como las resinas epoxi bromadas, los oligómeros de policarbonato bromados, etc. Ofrecen una alta eficiencia, pero afectan a la compatibilidad y a la estabilidad térmica, y suponen una gran carga para el medio ambiente.
• Retardantes de llama a base de fósforo: como los ésteres de fosfato (TPP, RDP, BDP) y el fósforo inorgánico (fósforo rojo). El RDP y el BDP son los retardantes de llama sin halógenos más habituales para el PC/ABS, ya que presentan una buena compatibilidad con el PC y una elevada eficacia como retardantes de llama.
• Agentes sinérgicos, Sustancias como el trióxido de antimonio, cuando se utilizan en combinación con retardantes de llama halogenados, pueden mejorar significativamente la eficacia de los retardantes de llama.

Agente de resistencia a la intemperie/Estabilizador de luz

Función: Evitar el amarilleamiento y la pérdida de prestaciones de los materiales sometidos a la radiación ultravioleta. El butadieno presente en el ABS constituye un punto débil en cuanto a la resistencia a la intemperie.

Tipos habituales:

• Absorbentes de rayos UV: como los benzotriazoles (Tinuvin 329, 326) y las triazinas. Es capaz de absorber intensamente los rayos ultravioleta y convertirlos en energía térmica.
• Estabilizadores de luz de aminas bloqueadas: como el Tinuvin 770 o el Chimassorb 944. Inhiben el proceso de fotooxidación al capturar los radicales libres. Se suelen utilizar en combinación con los filtros UVA.

Agente antiestático

Función: Reducir la resistencia superficial del material, evitar la acumulación de electricidad estática y prevenir la adsorción de polvo o las descargas eléctricas.

Tipos habituales:

• Agentes antiestáticos internos: como el monoestearato de glicerol y las aminas etoxiladas. Al mezclarse durante el procesamiento, migran lentamente hacia la superficie para formar una capa conductora. El efecto es duradero, pero tarda en manifestarse.
• Agentes antiestáticos permanentes: como las polieteramidas en bloque, los nanotubos de carbono, el grafeno, etc. Al formar una red conductora que contrarresta la electricidad estática, el efecto es permanente, pero el coste es elevado y puede afectar a las propiedades mecánicas.

Colorante

Función: Dar al producto distintos colores.

Tipos habituales:

• Pigmentos orgánicos: de colores vivos.
• Pigmentos inorgánicos: gran poder cubriente, buena resistencia a la intemperie y a la migración.
• Masterbatch: Es la forma de coloración más utilizada; está compuesta por resina portadora, pigmentos o colorantes de alta concentración y dispersantes, y resulta fácil de procesar y dispersar.

5. Ejemplos típicos de fórmulas de aplicación

Grado universal para inyección:

PC/ABS + compatibilizador + antioxidante + lubricante

Alto nivel de resistencia a los impactos:

PC/ABS + compatibilizador + agente de refuerzo de tipo «core-shell» (como el MBS) + antioxidante + lubricante

Grado ignífugo (sin halógenos):

PC/ABS + retardante de llama a base de fósforo (RDP/BDP) + compatibilizador + antioxidante + sinergista del retardante de llama (puede ser necesario) + PTFE (agente antigoteo)

Nivel de resistencia a la intemperie:

PC/ABS + compatibilizador + absorbedor de rayos UV + estabilizador de luz de amina impedida + antioxidante

 

6. Extrusora para la formulación de compuestos de PC y ABS

• Se requiere un cierto par de apriete. Se recomienda elegir el La serie MH o la serie MU.
• El diámetro recomendado del tornillo es entre 35 y 52 mm.
• La extrusora de doble husillo de frecuencia variable, combinada con una máquina de corte con refrigeración por depósito de agua, puede llevar a cabo esta tarea.