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Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materi .61-68 CARACTERIZACIÓN MORFOLÓGICA y MECÁ e DE L MEZCLA DE PSAIIPP CON DIVERSOS COPOLÍMEROS DEL TIPO SBS a. a b. a , a R. Sciamanna , C. Albano, G. Arribas , Y. Lopez y S. Toussaint a Escuela de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería, Universidad Central de Venezuela Caracas, Venezuela. E-mail: [email protected] b Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela. Caracas, Venezuela. Resumen Las mezclas de polímeros constituyen en la actualidad unamanera versátil y económica de crear nuevos materiales, ya que permiten combinar características atractivas y mejorar propiedades deficientes de los diferentes polímeros. El objetivo del presente trabajo, es investigar la factibilidadde obtener un nuevo material, con buenas propiedades mecánicas, a partir del mezclado fisico de un poliestireno de alto impacto (pSAl) con un polipropileno isotáctico (PP). Para ello, se realizaron estudios mecánicos y morfológicos de las mezclas de estos polímeros a diferentes composiciones, a fin de seleccionar la proporción mas adecuada para estudiar la efectividad de tres diferentes copolímeros del tipo SBS como agentes compatibilizantes de dicha mezcla, y determinar la composición optima a agregar en la misma. El análisis de los resultados reflejaron que el copolímero con similar contenido de estireno y butadieno en su estructura, es potencialmente más eficiente como agente emulsificante de la mezcla PSAIJPP(80/20), altamente inmiscible, obteniéndose ciertas mejoras en algunas propiedades como el esfuerzo a la fluencia, el esfuerzo a la ruptura y la elongación a la ruptura con respecto a la mezcla sin compatibilizar. No obstante, el tipo y la cantidad de copolímero a agregar, van a depender del incremento que se desee en las propiedades y de la relación beneficio/costo final. Palabras clave: Poliestireno, polimezcla, compatibilizacián, copolimero, comportamiento mecánico y morfológico Abstract At the present, the blends of polymers is a versatile and economic way to create new matetials since these allow to combine attractive features and to improve deficient properties of the different polymers. This work is aimed to investigate the feasibility to obtain a new material with good mechanical properties, starting from the physical blend of high impact polystyrene (HIPS) with an isotactic polypropylene (PP). Mechanical and morphological studies were carried out in blends of these polymers at different compositions in order to choose the best proportion to study the efficiency of three different SBS copolymers, as compatibilizing agents for such blend, and to settle the optimum composition to be added to blend. Results reflected that copolymer with a similar content of styrene and butadiene in its structure, is potentially more efficient as emulsifying agent for the highly inmiscible HIPSIPP (80120) blend, since certain improvements were achieved for some properties as yield stress, break stress and elongation at yield when compared with the non-compatibilized blend. Nevertheless, the amount and type of copolymer to be added will depend ofthe desired enhancement in propertiesand final profitlcost relationship. Keywords: Polystyrene, polyblend, compatibilization, copolymer, mechanical and morphological behavior

Revista Latinoamericana de Metalurgia .61-68

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Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materi .61-68

CARACTERIZACIÓN MORFOLÓGICA y MECÁ e DE LMEZCLA DE PSAIIPP CON DIVERSOS COPOLÍMEROS DEL TIPO SBS

a. a b. a , aR. Sciamanna , C. Albano, G. Arribas , Y. Lopez y S. ToussaintaEscuela de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería, Universidad Central de Venezuela

Caracas, Venezuela. E-mail: [email protected] de Ciencias, Universidad Central de Venezuela. Caracas, Venezuela.

ResumenLas mezclas de polímeros constituyen en la actualidad unamanera versátil y económica de crear nuevos

materiales, ya que permiten combinar características atractivas y mejorar propiedades deficientes de losdiferentes polímeros. El objetivo del presente trabajo, es investigar la factibilidadde obtener un nuevomaterial, con buenas propiedades mecánicas, a partir del mezclado fisico de un poliestireno de alto impacto(pSAl) con un polipropileno isotáctico (PP). Para ello, se realizaron estudios mecánicos y morfológicos delas mezclas de estos polímeros a diferentes composiciones, a fin de seleccionar la proporción mas adecuadapara estudiar la efectividad de tres diferentes copolímeros del tipo SBS como agentes compatibilizantes dedicha mezcla, y determinar la composición optima a agregar en la misma. El análisis de los resultadosreflejaron que el copolímero con similar contenido de estireno y butadieno en su estructura, espotencialmente más eficiente como agente emulsificante de la mezcla PSAIJPP(80/20), altamenteinmiscible, obteniéndose ciertas mejoras en algunas propiedades como el esfuerzo a la fluencia, el esfuerzoa la ruptura y la elongación a la ruptura con respecto a la mezcla sin compatibilizar. No obstante, el tipo y lacantidad de copolímero a agregar, van a depender del incremento que se desee en las propiedades y de larelación beneficio/costo final.

Palabras clave: Poliestireno, polimezcla, compatibilizacián, copolimero, comportamiento mecánico ymorfológico

Abstract

At the present, the blends of polymers is a versatile and economic way to create new matetials sincethese allow to combine attractive features and to improve deficient properties of the different polymers.This work is aimed to investigate the feasibility to obtain a new material with good mechanical properties,starting from the physical blend of high impact polystyrene (HIPS) with an isotactic polypropylene (PP).Mechanical and morphological studies were carried out in blends of these polymers at differentcompositions in order to choose the best proportion to study the efficiency of three different SBScopolymers, as compatibilizing agents for such blend, and to settle the optimum composition to be added toblend. Results reflected that copolymer with a similar content of styrene and butadiene in its structure, ispotentially more efficient as emulsifying agent for the highly inmiscible HIPSIPP (80120) blend, sincecertain improvements were achieved for some properties as yield stress, break stress and elongation at yieldwhen compared with the non-compatibilized blend. Nevertheless, the amount and type of copolymer to beadded will depend ofthe desired enhancement in propertiesand final profitlcost relationship.

Keywords: Polystyrene, polyblend, compatibilization, copolymer, mechanical and morphological behavior

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62 R. Sciamanna col. Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales

1. Introducción

Los plásticos son materiales industriales muyimportantes creados por el hombre para mejorar suestándar de vida. Debido a sus atractivas propiedadesestán reemplazando, en innumerables aplicaciones, amuchos materiales tradicionalmente utilizados (al vidrio,papel, madera, cerámica, acero, aluminio, por mencionaralgunos).

Una forma sencilla y atractiva de obtener nuevosmateriales plásticos con un mayor rendimiento 'es a través'de las polimezclas o mezclado de dos o más polímeros, locual es logrado mediante un adecuado proceso deextrusión. Las polimezclas proporcionan una formaefectiva de mejorar algunas de las propiedades deficientespresentes en los polímeros tradicionales, promoviendo conello el desarrollo de nuevos materiales y nuevosdesarrollos tecnológicos. De hecho, alrededor del 80% delas gomas y de los materiales plásticos producidosmundialmente están basados sobre las mezclas de unaspocas macromoléculas tradicionalmente utilizadas [1].

Otra razón para obtener nuevos materiales a partir depolímeros conocidos es el factor económico, ya que sepueden combinar polímeros de diferentes costos o inclusoreciclados, dando como resultado una mezcla que podríaser un nuevo producto más versátil, con propiedadesmecánicas, fisicas y térmicas aceptables, a un costoaccesible al usuario final.

Sin embargo, la mayoría de los polimeros soninmiscibles y por lo tanto incompatibles, lo cualgeneralmente hace que el material obtenido de la mezclafundida, presente propiedades mecánicas inferiores a la delos polímeros bases. Esta incompatibilidad se debe a lapobre adhesión interfacial existente entre los componentesde la mezcla, lo cual puede ser mejorada mediante laadición de un tercer componente o compatibilizante.

Entre las poli mezclas de interés actual se encuentra lamezcla de diferentes poliestirenos (PS) con polipropileno(pP). Estas mezclas son de utilidad práctica, ya que pormedio de ellas se podría alcanzar una buena combinaciónde las propiedades finales de dichos polímeros [2-9]. Noobstante, el mezclado de estos polímeros origina unamezcla de comportamiento frágil debido a laincompatibilidad existente entre los componentes. Por lotanto, para lograr la unión efectiva de estos dos polímeros,es necesario adicionar durante el proceso de mezclado uncompatibilizante, con el fin de mejorar la dispersión de lafase minoritaria en la mezcla y la adhesión interfacialentre la fase matriz y las partículas dispersas, el cualpuede ser un copolímero en bloque, afin con la mezcla[10].

Horák el al. [6] estudiaron la morfología resultante enmezclas de PSAIlPP (80/20) con tres diferentescompatibilizantes en bloque a partir de estireno ybutadieno (SB, SBS, SBSBS). Estos investigadoresobtuvieron que los multibloques (SBS y SBSBS) eran másefectivos para lograr una mejor adhesión en esta mezcla yconcluyen que los copolímeros en bloque actúan

eficientemente cuando los pesos moleculares de losmismos son comparables con los de los homopolímeroscorrespondientes.

Sin embargo, es muy poco 10 que se ha estudiadosobre la mezcla de PSAIIPP en la bibliografia reportada.

Por lo tanto, el objetivo de esta investigación esestudiar la factibilidad de obtener un nuevo material conbuenas propiedades mecánicas a partir del mezclado de unpoliestireno de alto impacto (PSAI) con un polipropilenoisotáctico (PP). Para ello, se realizaron ensayos mecánicosy morfológicos de las mezclas de estos polimeros adiferentes composiciones. Esto con el fin de seleccionar laproporción mas adecuada para estudiar la efectividad detres diferentes copolímeros tríbloques del tipo estireno-b-butadieno-b-estireno (Styrolux, Stereon 840 A Y KratonD-4270) como agentes compatibilizantes de dicha mezclay determinar la composición optima a agregar en la misma

2. Procedimiento Experimental

2.1 Materiales:

Los polímeros usados en el presente trabajo fueron:una muestra de PSAI comercial grado 4320 suministradapor Estizulia de Venezuela (IF: 8,1g/10 mino a 200°C ySkg. de carga, densidad = 1,06 g/crrr') y una muestra dePP comercial J-300 suministrado por Propilven deVenezuela (IF = 1,6 g/lOmin a 200°C y 5 kg. de carga,densidad = 0,91 g/crrr')

Los copolímeros utilizados, así como sus caracterís-ticas son mostrados en la Tabla l.

Tabla l. Características de los copolímeros usados.

Mwa - -aIFb Estireno"Material Densidad Mw/Mn

(g/cm") (g/10min) wt%

Styrolux 1,01 127 1,18 11 48Stereon 0,96 110 1,11 11,5 43

KD-4270· '0,94 112 1;20 15 32a: Determinado por GPC en poliestireno equivalentes.b: Determinado a 200°C y 5 KgeInformación suministrada por los suplidores y

confirmada a través de análisis realizados de l3C RMN.

2.2 Preparación de las mezclas

El perfil de temperatura a utilizado en la extrusora fuedeterminado a través de ensayos realizados con loshomopolímeros en un reómetro capilar. Para ello, se usocomo criterio determinar" la temperatura que permitíaobtener viscosidades similares de fundido en amboshomopolímeros, esto a fin de obtener la mejor dispersiónposible de los componentes de la mezcla. De esta manera,e! perfil de temperatura en la extrusora fue fijado en: 150,190,210,215, 210°C Yla velocidad de los tornillos en 100r.p.m. .

Con e! fin de analizar las mezclas de PSAIIPP sincompatibilizar, primero se premezclaron, haciendo uso de

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Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 19, 1999

un mezclador mecánico, diferentes relaciones en peso dePSAlIPP (l00/0, 90110, 80120, 70/30, 60/40, 50/50,40/60,30/70, 20/80, 10/90 Y 0/100), con 0,1% de antioxidante(Recyclostab 811, suplido por Ciba), a fin de prevenir losefectos de degradación sobre los componentes de lamezcla. Luego dichas mezclas fueron. alimentadas,mediante una tolva dosificadora a la extrusora de dobletornillo co-rotante con 5 etapas de calentamiento, marcaWerner & Phleider,a fin de obtener las correspondientesmezclas fundidas. Los filamentos obtenidos de Aaextrusora fueron enfriados y cortados con una pelet,izadorapara su posterior manejo. . / .

De igual manera, una vez que se seléccionó laproporción de PSAIlPP a compatibilizar, ~repararon lasmezclas compatibilizadas con diferentes composicionesen peso de cada uno de los copolimeros a estudiar (2,5; 5;

. 7,5; 10; 15.y 20 % en peso), las cuales fueron igualmentepremezcladas en ia mezcladora mecánica' con 0,1 % deantioxidante y luego extruidas bajo las mismascondiciones antes mencionadas. '

2.3 Ensavos mecánicos

Se prepararon láminas' por compresión haciendo usode una prensa de moldeo con planchas de calentamiento,marca Carver. La presión de trabajo fue de 35 MPa y latemperatura de fusión' de 210°C. Esta temperatura fuemantenida por 10 mil punto a partir del cual las láminasfueron enfriadas rápidamente a temperatura ambiente. Apartir de dichas láminas se cortaron las probetas detracción e impacto foiguiendo las normas ASTM D638-77ay D256-78e y luego se efectuaron los respectivos ensayos,acorde a dichas nfrmas.

Los ensayos (le tracción se realizaron en una máquinade en~ayos univtrsales, .marca lnstron, a una v~locidad demáquina de 2, cm/rnin. y los ensayos de impacto serealizaron en Jna máquina de impacto tipo Izad, marcaCeast, .cuyop~Íldulo fue.dezJoules. Paraambos ensayos,(de tracción /y de impacto). y para cada mezcla, 'seanalizaron de! 12 a 15 probetas.

!2.4 Estudios morfológicos

Se utilizó un Microscopio Electrónico de Barrido(MEB), marca Hitachi, S-500, para realizar los estudiosmorfológicos de todas las mezclas en estudio. Para ello,las muestras fueron fracturadas en nitrógeno líquido ycubiertas con platino-paladio para su mejor observación.

3. Resultados y Discusión

En lo que respecta a las propiedades mecánicas de lasmezclas sin compatibilizar, se puede observar en lasfiguras 1, 2, Y3 que la resistencia al impacto, el esfuerzo ala ruptura y la elongación a la ruptura: de las mezclaspresentan un efecto antagónico, con respecto a loscomponentes puros. Mientras que el módulo de Young(Fig. 4) muestra un efecto aditivo y el esfuerzo a lafluencia (Fig. 5) y la elongación a la fluencia (Fig. 6)

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disminuyen en la medida que la composición de PSAlaumenta, hasta una composición de 60% en peso, a partirde la cual se mantiene prácticamente constante, pero convalores por debajo del PSAl puro en el caso del esfuerzo ala fluencia.

~ 1,4lt~l,~ -¡-~-·---------l~S 0,8~ ~

IS~:~~.~ 0,2 ¡- I~ O+- I

O 20 40 60PSAI (%)

80 100

Fig. 1.Resistencia al impacto de las mezclas sin compatibilizar.

ro 35 ¡- I~ 30 I .. .1P.. 25 I [:~20h=:== J~61~ER=ff::~ I

cE 5 I~ O I -----, !

O 20 40 60 80 100PSAl(%)

Fig. 2. Esfuerzo a la ruptura de las mezclas sin compatibilizar.

50 :40 H P_P_=_5_65_0_Yo---

30 ~tL----r---I20+---~~----------+---~10+---------~------~--~•••O+----,---,---r-~----,,-----

-------------------------,

o 20 40 60PSAI(%)

80 100

Fig. '3. Elongación a la ruptura de las mezclas sin compatibilizar

Por otra parte, .Ias observaciones realizadas por MEB(Fig. 7) mostraron la existencia de dos zonas en el PSAl

. puro, una homogénea y otra heterogénea en la que se ponede manifiesto una fase dispersa, la cual posiblementecorresponde al polibutadieno, que polimerizó en elproceso de obtención del PSAl.

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64 R. Sciamanna y col./Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales

s:: 1400::s 1200

~~1~·fr--f· ~FFf~iir!!.g 400 -- f-- - --- - - - ----~ 200 - - - - - -- - --

O ---T------ ,-- ----.- -

o 20 40 60PSAI (%)

80 100

Fig. 4. Módulo de Young de las mezclas sin compatibilizar.

501 ¡40 I - - - j

3{f-l[ --- *20 1-----l- --1 .:-'10 I - ~-.! _I, ..... L,

O + T -,

O 20 40 60PSAI (%)

80 100

Fig. 5. Esfuerzo a la fluencia de las mezclas sin compatibilizar.

20!

15 f-- -- --..------------------i f

10 -r----I-~---5 r---------.-~ .---¡O 1-- --T-------,

II

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---1O 20 40 60

PSAI (%)80 100

Fig. 6. Elongación a la fluencia decompatibilizar.

las mezclas Sin

Las mezclas de PSAIIPP presentaron un aspectosimilar a la zona heterogénea del PSAI, no pudiéndosediferenciar el PP del polibutadieno (Fig. 8).Adicionalmente, en la figura 8 se puede observar laexistencia de una distribución no uniforme del tamaño delas partículas dispersas, así como una mala adhesión entrelas mismas y la fase matriz, lo cual explica el fuertedeterioro observado en algunas propiedades como laresistencia al impacto, el esfuerzo a la fluencia, laelongación a la f1uencia y la elongación a la ruptura.

Los resultados observados, tanto en las propiedadesmecánicas como en los estudios morfológicos realizados,ponen de manifiesto la inmiscibilidad que presentan elPSAI y el PP al ser mezclados en fundido, indicando la

neo::se!81 de buscar un buen compatibilizante que mejorela ión de la fase minoritaria y la adhesiónin- entre dichos polímeros, a fin de obtener

res para las propiedades mecánicas de estaslas i::x:on:tpal ibles .

Fig. 7. Micrografía por MEB del PSAI puro.

Fig. 8. Micrografla por MEB de la mezcla PSAI/PP (80120) sincompatibilizante.

Para tal efecto, y poder continuar el estudio de lacompatibilización con los tres copolímeros señalados en laTabla 1 (Styrolux, Stereon y Kraton), se seleccionó lacomposición en peso 80/20 de PSAIIPP. La selección delos agentes compatibilizantes se llevó a cabo sobre la basede la afinidad existente entre los copolímeros compuestosde estireno y butadieno con la mezcla en estudio y a que labibliografía consultada [6 y 11] reporta que loscopolímeros tribloques son más eficientes que loscorrespondientes dibloques.

En la figura 9 se puede observar que los valores delmódulo de Young obtenidos para las mezclascompatibilizadas son menores con respecto a la mezcl.a sincompatibilizar, incluso se observa una tendencia adisminuir con el incremento del contenido de dichos

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agentes compatibilizantes en la mezcla. Estecomportamiento es debido a que los copolímeros por sermateriales elastoméricos le proporcionan a la mezclaPSAIlPP (80/20) menos rigidez. No obstante, ladisminución de esta propiedad es mayor para el Kraton yel Stereon, la cual va desde 663 :MPa para la mezcla sincopolímero hasta valores de 270 y 222 MPa para lasmezclas con 20% de tales compatililizantesrespectivamente. Mientras que para el Styrolux, estavariación es menos pronunciada, desde 663 a 405 MPa.Esto posiblemente' es debido al menor contenido debutadieno en el Styrolux (Tabla 1), lo cual le confiere unmenor efecto plastificante a la mezcla.

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o Styroluxe Stereon

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5 10 . 15 20% de copolímero

Fig. 9. Módulo de Young de las mezclas de PSAIIPP (80/20)compatibilizadas.

O 25

Por otra parte, en las figuras 10 y 11 se puede observarque las mezclas con Styrolux presentaron valores deesfuerzo a la fluencia y de esfuerzo a la ruptura mayores alos de la mezcla sin compatibilizar. Mientras que para losotros dos copolimeros, los valores inicialmente obtenidosen estas propiedades fueron muy similares a los de lamezcla sin compatibilizar con una ligera tendenciaposterior. a disminuir con el incremento de lacomposición de los mismos.

Nuevamente este mayor aumento del Styrolux, en todoel rango de composiciones trabajado, puede ser debido almenor contenido de butadieno o lo que es igual, al mayorcontenido de estireno en dicho copolímero (Tabla 1). Loanterior indica que el Styrolux, al tener cadenas maslargas de estireno, en comparación a los' otroscopolímeros, tiene una mayor capacidad para fomentar suincorporación a la fase matriz (PSAI), lo cual hace queposea una mayor tendencia a ubicarse en la regióninterfacial, incrementando su acción emulsificante en lamezcla [11], incluso a menores concentraciones, tal comose puede comprobar observando las figuras 8 y 12.

En las figuras 8 y 12, se muestran las micrografias delas poli mezclas PSAIlPP (80/20) sin y concompatibilizante, respectivamente, a un aumento de 800x.En las mismas se observa el cambio sufrido en lamorfología de la mezcla PSAIlPP (80/20) al agregarle

65

cualquiera de los ilizantes en estudio. Como sepuede visualizar, al añadir tan sólo un 2,5% de Styrolux ala mezcla, el tamaño de las 'calas dispersas disminuyódrásticamente y su distribución fue más uniforme.Mientras que con el Stereon el Kraton, se requiere deuna mayor cantidad de los mismos. Incluso, estos doscopolímeros con mayor contenido de butadieno (Tabla 1)mostraron una fuerte tendencia a formar una nueva fase deforma irregular, la cual tiende a embeber las partículas dePP, tal como se observa en la micrografia de mayoraumento presentada en la figura 13. Estas zonasirregulares, observadas en las mezclas con Stereon yKraton, probablemente no permiten una transmisión deesfuerzos efectiva, ya que no se logra una dispersión ydisminución del tamaño de las partículas de la faseminoritaria en forma homogénea, como ocurre con elStyrolux, lo cual ocasiona un aumento en la fragilidad dela mezcla con dichos copolímeros.

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O 5 10 15 20 25% de copolimero

Fig. 10. Esfuerzo a la fluencia de las mezclas PSAIIPP (80120)compatibilizadas.

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5 10 15 20 25% de copolimero

Fig. 11. Esfuerzo a la ruptura de las mezclas PSAIIPP (80120)compatibilizadas.

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66 R. Sciamanna y col./Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales

Fig. 12. Micrografia por MEB de la mezcla PSAIIPP (80/20)con: (a) 2,5% de Styrolux (b) 7,5% de Stereon y (e) 7,5% deKraton.

No obstante, se puede observar en las figuras 10 Y 11que a composiciones mayores de 15% para el Styrolux,los valores del esfuerzo a la fluencia y del esfuerzo a laruptura parecieran sufrir una disminución, lo cual puedeser atribuido a la existencia de una composición crítica deeste compatibilizante en la mezcla, a causa de unasaturación de copolímero en la región interfacial.

Fig. 13. Micrografia por MEB de la mezcla PSAIIPP (80/20) con15% de Stereon.

Horák et al. [6] y Kroeze et al. [12], concluyen de susestudios que a partir de una concentración dada elcopolímero añadido al sistema forma conglomerados einclusive multicapas sobre la región interfacial, lo cualocasiona un deterioro de las propiedades.

Esto último podria también explicar porque con elStereon y el Kraton los esfuerzos a la fluencia y a laruptura no se ven mejorados con el incremento de lacomposición de los mismos. De hecho, en la figura 13 sepueden observar conglomerados de partículas dentro deuna fase irregular posiblemente constituida por elcopolímero presente en exceso. Estos resultados parecenindicar que dichos copolímeros no sólo se ubican en lazona interfaciai sino que posiblemente forman miscelasdispersas y/o multicapas en la región interfacial, lo cualcontribuye al deterioro de estas propiedades; en el casodel Styrolux a composiciones mayores de 15% (Fig. 14),mientras que con el Stereon y el Kraton a composicionesmayores del 5% (Fig. 12b y 12c).

Fig. 14. Micrografía por MEB de la mezcla PSAIIPP(80/20) con 20% de Styro1ux.

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Revista Latinoameri de Metalurgia y Materiales, Vol. 19, 1999 67

Por otra parte, en la figura 1 se puede observelongación a la fluencia se mantiene prácricamconstante en todo el rango de composiciones estudi 0_

En general, las mezclas compatibilizadas no presentanmejoras con respecto a la mezcla sin compatibilizarobservándose tan solo con el Styrolux un ligeroincremento hasta alcanzar una concentración de 7,5% deeste copolímero, lo cual puede ser atribuido a la mejordispersión y disminución del tamaño de las partículas dela fase minoritaria (PP), observado inicialmente en lasmezclas compatibilizadas con Styrolux (Fig. 12a). Sinembargo, en ningún momento se logra superarsignificativamente los valores obtenidos para la mezclasin compatibilizar, y mucho menos del PP puro (16 %), loque permite inferir que ninguno de los tres copolímeros

. proporcionan suficiente adhesión entre las fases, comopara.ocasionar un aumento 'dedicha propiedad.

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8 ~o I e Stereon 1-¡;;; t.KratonQ)

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5 10 15 20% de copolímero

Fig. 15.Elongación a la fluencia de las mezclas PSAIIPP (80/20)compatibilizadas.

O 25

En ·10 que respecta a la elongación a la ruptura en lafigura 16 sé . puede observar un comportamientoascendente con el incremento decu(!lquiera .de loscopolímeros en estudio. De hecho, para los trescopolímeros a todas las composiciones estudiadas, losvalores de elongación a la ruptura son mayores que elalcanzado por la mezcla sin compatibilizar. Incluso con elStereon se supera el valor obtenido para el PSAI puro(33,3%) a composiciones iguales o mayores de 10%.

De cualquier forma, el continuo aumento de estapropiedad con el incremento de cualquiera de loscopolímeros estudiados es debido fundamentalmente a ladisminución del tamaño de las partículas de PP dispersas(Fig. 12 Y 14) Y al contenido de butadieno en loscopolímeros lo cual le confiere mayor ductilidad a lasmezclas.

Finalmente en la figura 17 se puede observar' quéinicialmente con 2,5% de cualquiera de los cópolímerosen estudio, la resistencia al impacto de la mezcladisminuye con respecto a la mezcla sin agentecompatibilizante, para luego tener un comportamientolineal ascendente con el incremento de la composición de

cualquiera de los copolímeros, Sin embargo, los valoresobtenidos con -el Styrolux en todo momento fueronmenores al de la mezcla sin compatibilizar y sólo con un

0"/0 de Stereon se logra superar el valor obtenido para lamezcla sin compatibilizar.

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10eofil O

I~ e Styrolux ..,...

o Stereon T- t.Kraton,~ = ¡ ~! +1

O 5 10 15 20% de copolimero

Fig. 16. Elongación a la ruptura de las mezclas PSAIIPP (80/20)compatibilizadas.

25

e Styrolu<> Stereon 1------~---4t.Kraton

o +---~----~----~--~----~o 5 10 15 20

% de copolímero

Fig.17. -Resistencia al impacto de las mezclas PSAIIPP (80/20).. .compatíbilizadas.

25

De este comportamiento se puede extraer que aunqueinicialmente cualquiera de los copolímeros reduce eltamaño de la fase dispersa (modificando apreciablementela morfología de la mezcla sin compatibilizar, Fig. 12), nose logra una mayor adhesión interfacial, lo cual ocasionaque inicialmente se observe un descenso en la resistenciaal impacto.

No obstante, al aumentar el contenido de copolímeroen las mezclas también se aumenta el contenido debutadieno en las mismas y posiblemente la actividadinterfacial se ve favorecida, incrementando los valoresobtenidos en la elongación a la ruptura y en la resistenciaal impacto (Fig. rs y 17).

4. Conclusiones

Las propiedades .rnecarucas como los estudiosmorfológicos realizados, ponen de manifiesto la altainmiscibilidad que presenta el PSAI y el PP al ser

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mezclados en fundido, por lo que es necesario buscar unbuen compatibilizante que mejore la di~persión de I~ faseminoritaria y la adhesión interfacial entre dichospoIímeros.

La mezcla de PSAIlPP (80/20) sin compatibilizar,presentó un aspecto similar a la zona heterogéneaobservada con el PSAI puro. Sin embargo, la adición decualquiera de los tres copolímeros tribloques SBSestudiados, produjo una disminución drástica del ~amañode las partículas dispersas de PP, pero no mejoraronsignificativamente la adhesión interfacial, ya que solo seobtuvo con respecto a la mezcla sin compatibilizar, unacierta mejoría en los valores de Ios esfuerzos a la fluenciay a la ruptura al agregar el Styrolux a la mezcla y unamejoría significativa en la elongación a la rup~a concualquiera de los tres copolímeros analizados.Adicionalmente, se observó con .el Styrolux unacomposición crítica de 15%, .a partir de la .cual losesfuerzos a la fluencia ya la ruptura comenzaban adeteriorarse.

Finalmente, de los resultados obtenidos se puedeconcluir que los copolímeros tribloques del tipo SBS consimilar contenido de estireno y butadieno en su estructura,como el Styrolux, son potencialmente más eficientescomo agentes emulsificantes de la mezcla ~SAIlPP(80120), altamente inmiscible. No obstante, el tipo y lacantidad de copoIímero a agregar, van a depender delincremento que se desee en las propiedades y de larelación beneficio/costo final.

5. Lista de símbolos

HIPS =Poliestireno de alto impacto (siglas en ingles).IF = Índice de fluidez (g/10min).GPC = Cromatografía de Gel Permeable.MEB =Microscopio Electrónico de BarridoMn = Peso molecular promedio en número.Mw = Peso molecular promedio en peso.PP = Pólipropileno.PS = Poliestireno.PSAl = Poliestireno de alto impacto (siglas en español).RMN = Resonancia Magnética Nuclear.SB = Copolímero dibloque del tipo estireno-b-

butadieno.SBS = Copolímero tribloque del tipo estireno-b-

butadieno-b-estireno.SBSBS = Copolímero pentabloque del tipo estireno-b-

butadieno-b-estireno-b-butadieno-b-estireno.

6. Agradecimientos

Al CDCH de la Universidad Central de Venezuela porel financiamiento otorgado a través del proyecto N°

08.16.3911.99 Y a las empresas Estizulia., Propilven, ~iba,Basf, Shell, Propilven y Maprivar por los matenalessuministrados

7. Referencias

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