Poliftalamida - Polyphthalamide
La poliftalamida (también conocida como PPA , poliamida de alto rendimiento ) es un subconjunto de resinas sintéticas termoplásticas de la familia de las poliamidas ( nailon ) definidas como cuando el 55% o más de los moles de la porción de ácido carboxílico de la unidad repetida en la cadena del polímero está compuesta por una combinación de ácidos tereftálico (TPA) e isoftálico (IPA). La sustitución de diácidos alifáticos por diácidos aromáticos en la estructura del polímero aumenta el punto de fusión, la temperatura de transición vítrea, la resistencia química y la rigidez.
Las resinas a base de PPA se moldean en piezas para reemplazar los metales en aplicaciones que requieren resistencia a altas temperaturas, como los componentes del tren motriz de automóviles, la carcasa para conectores eléctricos de alta temperatura y muchos otros usos.
Estructura
Las diaminas en los PPA son alifáticas . El homopolímero PA6T se funde a 371 ° C, lo que lo vuelve intratable. Para hacer polímeros utilizables, es necesario reducir el punto de fusión, lo que se puede lograr prácticamente usando una diamina más larga (con 9-12 átomos de carbono) o copolimerizando 6I.
Tres copolímeros han tenido éxito comercial: PA 6T / 66, PA 6T / "DT" y PA6T / 6I (con ácido isoftálico ).
Unidad de repetición de poliftalamida TPA / hexametilendiamina (6T)
Unidad de repetición de poliftalamida TPA / metilpentandiamina (DT)
Si más del 55% de la parte ácida de un PPA está hecha de IPA, entonces el copolímero es amorfo. Las masas molares de los PPA elaborados con técnicas de policondensación directa oscilan entre 12.000 y 16.000 g / mol.
Propiedades
En comparación con las poliamidas alifáticas, los PPA ofrecen mejores
- resistencia química
- mayor resistencia y rigidez a temperaturas elevadas
- resistencia a la fluencia y la fatiga
- deformación
- estabilidad dimensional
- sensibilidad a la absorción de humedad
La temperatura de transición vítrea del PPA aumenta a medida que aumenta la cantidad de TPA. Si más del 55% de la parte ácida de un PPA está hecha de IPA, entonces el copolímero es amorfo. Las propiedades de los polímeros semicristalinos frente a los polímeros amorfos se describen en detalle en otra parte. Brevemente, la cristalinidad ayuda con la resistencia química y las propiedades mecánicas por encima de la temperatura de transición vítrea (pero por debajo del punto de fusión). Los polímeros amorfos son buenos en deformación y transparencia.
Al igual que las medias de nailon alifáticas, los PPA pueden modificarse (de hecho, casi invariablemente) con agentes reforzantes como fibras de vidrio, endurecedores y / o estabilizadores.
Se han desarrollado formulaciones con propiedades específicas. Por ejemplo, resinas con capacidad para adherirse directamente a elastómeros para dar compuestos de plástico y caucho, y con aprobación para contacto directo con agua potable y alimentos.
Mezclas de poliftalamida
La adición de poliamidas alifáticas a los PPA (mezcla de PPA / PA) reduce el punto de fusión y la temperatura de transición vítrea, lo que potencialmente hace que estas mezclas de poliftalamida sean más fáciles de procesar en comparación con los PPA de mayor fusión / ablandamiento.
Si bien se han realizado grandes investigaciones sobre las mezclas de PA / poliolefina, se ha publicado poco sobre las propiedades de las mezclas de PPA / poliolefina. Esto puede deberse a las temperaturas de procesamiento relativamente altas necesarias para las resinas basadas en PPA en comparación con la estabilidad de temperatura de las poliolefinas. Las mezclas de PPA / PA / poliolefina exhiben un buen equilibrio de ductilidad, resistencia, rigidez, impacto y rendimiento térmico, lo que indica que estos tipos de materiales deberían tener utilidad comercial.
Aplicaciones
Las resinas a base de poliftalamida se moldean por inyección en piezas que se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. Los usos automotrices incluyen líneas de combustible y refrigerante, anillos de desgaste de la bomba, piezas de la bobina del motor, conectores de la línea de combustible, módulos de combustible de los colectores del calentador de agua, válvulas de corte de combustible, carcasa del termostato, enfriadores de aire, bombas de refrigerante y faros LED . En electrónica, el alto punto de fusión del PPA permite que las piezas SMD moldeadas a partir de PPA se ensamblen mediante un proceso de soldadura sin plomo . Los PPA también se utilizan para conectores USB-C , soportes de LED y protección de cables / alambres. Otras aplicaciones de las resinas basadas en PPA incluyen tuberías de gas y líneas de suministro para la industria petrolera (debido a su capacidad para soportar altas presiones), aplicaciones médicas como tubos para catéteres , cuidado personal, cerdas de cepillos de dientes y cepillos para el cabello. Los PPA también se utilizan en equipos deportivos, cuerpos de válvulas para duchas, casquillos y cojinetes en motores de aviones.
Impacto del ciclo de vida
Los PPA, como cualquier termoplástico, son teóricamente totalmente reciclables por refundición y como polímero de condensación por despolimerización. El reciclaje comercial requiere que el costo de logística, limpieza y procesamiento sea menor que el costo del polímero virgen, lo que no siempre es el caso. Los residuos de PPA que producen energía se pueden recuperar en plantas de incineración. Las mejores opciones de recuperación dependen de muchas condiciones, como la legislación local, el diseño de piezas de plástico, el acceso a las instalaciones de clasificación y los costos de reciclaje.
Proveedores comerciales
- Arkema bajo la marca Rilsan HT de polímeros a base de decandiamina, presumiblemente 10T / X.
- BASF bajo la marca Ultramid Advanced N (PA9T), Ultramid Advanced T1000 (PA6T / 6I), Ultramid Advanced T2000 (PA6T / 66), Ultramid T KR (PA6T / 6).
- DuPont bajo la marca Zytel HTN con 6T / 66 y 6T / MPDMT.
- DSM bajo la marca ForTii con copolímeros de PA 4T.
- EMS bajo la marca Grivory. Los grados GV se basan en PA66 / 6I / 6T. Grados HT1 en 6T / 6I, grados HT2 en 6T / 66 y HT3 / HT3-CO en copolímeros de 10T
- Evonik bajo la marca Vestamid HT 'plus' con polímeros 6T / X y 10T / X.
- Kuraray bajo la marca Genestar con copolímero 9T (se utilizan dos isómeros de diamina C9).
- Mitsui bajo la marca Arlen con 6T / 66
- Solvay bajo la marca Amodel. Comercializada inicialmente por Amoco, hoy esta marca es propiedad de Solvay. Según Nevicolor, todos los grados Amodel actuales se basan en un solo polímero, A1100, pero hay grados basados en el copolímero 66 / 6T y otros en el copolímero 66 / 6T / 6I.