1 Propietats mecàniques
En ajustar la proporció de segments suaus i durs, la duresa dels elastòmers de polièter{0}}èster es pot variar en una àmplia gamma (Shore D 32–82); la seva elasticitat i resistència es troben entre les del cautxú i els plàstics. En comparació amb altres elastòmers termoplàstics (TPE), els elastòmers de polièter-èster presenten un mòdul més elevat en condicions de baixa-deformació que altres TPE de duresa equivalent. Quan el mòdul és un paràmetre de disseny crític, l'ús d'elastòmers de polièter-èster permet una reducció de la-àrea de la secció transversal del producte acabat, minimitzant així el consum de material.
Els elastòmers de polièter-èster tenen una resistència a la tracció excepcionalment alta. En comparació amb els poliuretans termoplàstics (TPU), els elastòmers de polièter-èster presenten mòduls de compressió i tracció significativament més alts; en conseqüència, quan es fabriquen un component idèntic amb elastòmer de polièter-èster i TPU de la mateixa duresa, el primer és capaç de suportar càrregues més pesades. A temperatures superiors a l'ambient, els elastòmers de polièter-èster mantenen un mòdul de flexió elevat, però-a diferència dels TPU-no es tornen excessivament rígids a baixes temperatures. Això els fa especialment adequats-per a la fabricació de bigues en voladís o components de coixinets-de parell, i especialment ideals per a aplicacions que impliquen entorns d'alta-temperatura. Els elastòmers-èster de polièter demostren una excel·lent flexibilitat-a baixa temperatura; la seva resistència a l'impacte dentada a baixes temperatures supera la d'altres TPE, mentre que la seva resistència a l'abrasió és comparable a la dels TPU. En condicions de baixa-deformació, els elastòmers de polièter-èster presenten una resistència a la fatiga superior i una pèrdua mínima d'histèresi. Aquesta característica, combinada amb la seva alta elasticitat, converteix el material en una opció ideal per a aplicacions que impliquen càrregues cícliques repetitives, com ara engranatges, corrons, acoblaments flexibles i corretges.
2 Propietats tèrmiques
A menys que s'estabilitzin amb antioxidants, els elastòmers termoplàstics de polièter{0}}èster es degraden ràpidament en diverses condicions-com ara l'exposició a la boira d'aigua, l'ozó i els ambients atmosfèrics exteriors. Aquesta degradació es tradueix en una reducció de la viscositat i del pes molecular relatiu, una disminució de l'allargament del material a la ruptura i un deteriorament de la seva taxa de recuperació elàstica instantània. Aquesta reacció de degradació en els-èsters de polièter es produeix mitjançant un mecanisme-de radicals lliures, probablement iniciat per un atac oxidatiu als àtoms de carboni adjacents als àtoms d'oxigen de l'èter dins de la columna vertebral del polímer. Durant la escissió de la cadena, es genera formaldehid; aquest formaldehid s'oxida posteriorment a àcid fòrmic, que, al seu torn, catalitza més escissió de la cadena. Per millorar la resistència dels elastòmers de polièster a la degradació oxidativa, s'han d'utilitzar mètodes d'estabilització adequats; el sistema estabilitzador afegit hauria d'incloure eliminadors de radicals lliures, descomponedors de peròxids i eliminadors de formaldehid.
Els elastòmers polièsters presenten una excel·lent estabilitat tèrmica; generalment, com més gran sigui la duresa, millor serà la resistència a la calor. Els informes bibliogràfics indiquen que quan se sotmeten a un escalfament continu durant 10 hores a 110 graus i 140 graus, els elastòmers d'èster de polièter pràcticament no experimenten pèrdua de pes; fins i tot després d'escalfar durant 10 hores a 160 graus i 180 graus , la pèrdua de pes és mínima-només 0,05% i 0,1%, respectivament. Les corbes termogravimètriques isotèrmiques revelen que els elastòmers d'èster de polièter comencen a perdre pes a 250 graus, assolint una pèrdua de pes acumulada del 5% per 300 graus, amb una pèrdua de pes significativa més enllà dels 400 graus. En conseqüència, els elastòmers de polièster posseeixen una temperatura màxima de servei molt alta-amb límits encara més elevats d'exposició-a curt termini- i són capaços de suportar les temperatures-de cocció de la pintura (150-160 graus) que solen trobar-se a les línies de producció d'automòbils. A més, presenten una pèrdua mínima de propietats mecàniques tant en extrems d'alta com de baixa temperatura. Quan s'utilitza a temperatures superiors als 120 graus, la resistència a la tracció dels elastòmers de polièster supera significativament la dels poliuretans termoplàstics (TPU).
A més, els elastòmers d'èster de polièter demostren un rendiment excepcional a baixa{0}}temperatura. El seu punt trencadís cau per sota dels -70 graus; a més, com més baixa sigui la duresa, més gran és la resistència al fred, la qual cosa permet que la majoria d'elastòmers de polièster s'utilitzin de manera contínua durant períodes prolongats a temperatures tan baixes com -40 graus. A causa del rendiment equilibrat que mostren els elastòmers d'èster de polièter en intervals de temperatura alts i baixos, posseeixen una finestra de temperatura de funcionament excepcionalment àmplia, capaç de funcionar amb eficàcia dins del rang de -70 graus a 200 graus.
3. Resistència als mitjans químics
Els elastòmers de polièster posseeixen una excel·lent resistència a l'oli i, a temperatura ambient, poden suportar la majoria de mitjans químics líquids polars (com àcids, bases, amines i compostos de glicol). No obstant això, són susceptibles als efectes dels hidrocarburs halogenats (a excepció dels freons) i dels compostos fenòlics. En general, la seva resistència química millora en proporció directa a l'augment de la duresa. Els elastòmers d'èster de polièter presenten una resistència robusta a la inflació i la penetració quan s'exposen a la majoria de dissolvents, combustibles i gasos orgànics; específicament, la seva permeabilitat al combustible és només d'un-terç a un-tres-centèsè que els cautxús convencionals resistents al petroli-, com ara el neoprè, el polietilè clorosulfonat i el cautxú nitril. No obstant això, els elastòmers polièter èster presenten una resistència relativament pobra a l'aigua calenta; l'addició d'estabilitzadors de policarbodiimida pot millorar significativament la seva resistència a la hidròlisi. S'ha informat que la introducció de PEN o PCT als segments durs PBT dins de les cadenes moleculars d'elastòmers de polièter éster produeix materials amb una resistència superior a l'aigua i a la calor.
4. Resistència a la intempèrie i resistència a l'envelliment
Els elastòmers d'èster de polièter demostren una excel·lent estabilitat química en una gran varietat de condicions, inclosa l'exposició a la boira d'aigua, l'ozó i l'envelliment atmosfèric a l'aire lliure. Com passa amb la majoria dels TPE, la degradació es produeix sota la influència de la llum ultraviolada (UV). Es poden utilitzar additius protectors-com el negre de carboni, diversos pigments i altres materials de protecció-per mitigar aquest efecte. L'ús sinèrgic d'antioxidants fenòlics i absorbents d'UV tipus benzotriazol-s'ha demostrat especialment eficaç per proporcionar protecció contra l'envelliment induït pels UV-.
L'oxidació induïda per la llum i la calor constitueix els dos factors principals que impulsen la degradació i l'envelliment dels elastòmers de polièster. Els copolièsters PEG-PBT, en particular, presenten poca resistència tant a la calor com a la llum, cosa que els fa molt susceptibles a la degradació tèrmica-oxidativa i foto-oxidativa. Les temperatures elevades acceleren aquest procés de degradació. A mesura que avança l'envelliment i disminueix el pes molecular, l'allargament del material a la ruptura disminueix i la seva taxa de recuperació elàstica instantània es deteriora.
A més, els elastòmers d'èster de polièter presenten diferents graus de susceptibilitat a la hidròlisi. Quan s'exposen a l'aigua, aquests elastòmers experimenten reaccions d'enllaç-creuat, donant lloc a una major formació de substàncies semblants a gel-. La susceptibilitat inherent dels copolièsters PEG-PBT a la degradació hidrolítica és precisament la propietat que s'aprofita quan s'utilitzen com a bastides de biomaterial per a la implantació al cos humà. En entorns aquosos, els copolièsters PEG-PBT es degraden mitjançant un mecanisme hidrolític: les molècules d'aigua ataquen els enllaços èster situats entre els segments PEG i PBT, fent que les cadenes de polímers s'escindin. Els productes de degradació resultants consisteixen en PEG i fragments de PBT-molecular-de baix pes. La velocitat de degradació està influenciada per diversos factors-com ara la composició, la temperatura, el nivell de pH i l'activitat enzimàtica-amb un contingut de PEG, temperatures i valors de pH més elevats que generalment condueixen a taxes de degradació més ràpides. Ajustant amb precisió les proporcions relatives dels dos components constituents, la taxa de degradació es pot adaptar per satisfer els requisits específics de diverses aplicacions.
5. Alta Resiliència
Quan s'utilitzen materials TPEE en la fabricació de molles, confereixen una vida útil excepcionalment llarga als components. Aquesta capacitat facilita un funcionament suau i estable en aplicacions com ara sistemes ferroviaris, permetent als trens executar maniobres-com ara arrencar, accelerar, desaccelerar i aturar-se-amb una fluïdesa notable. A diferència de les molles metàl·liques, no s'oxida, no es deteriora en condicions ambientals naturals, ni pateix fractura elàstica o pèrdua d'elasticitat. A més, en comparació amb els materials de cautxú, ofereix una reutilització superior alhora que manté una elasticitat excel·lent.
6. Processament i modelabilitat
El TPEE té una excel·lent estabilitat a la fusió i una àmplia termoplasticitat, el que resulta en una excel·lent processabilitat. Es pot processar mitjançant diverses tècniques de processament de termoplàstics, com ara l'extrusió, el modelat per injecció, el modelat per bufat, el modelat rotacional i la fosa en fosa. A baixes velocitats de cisalla, la viscositat de fusió del TPEE és relativament insensible als canvis en la velocitat de cisalla; tanmateix, a altes velocitats de cisalla, la viscositat de la fosa disminueix a mesura que augmenta la velocitat de cisalla. Atès que les masses foses de TPEE són molt sensibles a la temperatura-amb la viscositat de la fosa que varia en un factor de diverses a diverses dotzenes de vegades dins d'un interval de fluctuació de temperatura de només 10 graus -, la temperatura s'ha de controlar estrictament durant el procés d'emmotllament.
Per garantir que el contingut d'humitat de la resina es mantingui per sota del 0,1%, cal assecar prèviament el material amb un-assecador d'aire calent (a 80-120 graus durant 6-8 hores) abans del processament.
1. Emmotllament per extrusió
Utilitzant extrusores de plàstic estàndard, el TPEE es pot extruir en diverses formes, com ara làmines, tubs, barres i revestiment de filferro. Normalment s'utilitza un disseny de cargol de propòsit general-que s'aprofundeix gradualment, amb una relació de longitud-a-diàmetre (L/D) superior o igual a 24:1 i una relació de compressió de (2,7–4):1.
2. Emmotllament per injecció
Les tècniques d'emmotllament per injecció permeten la producció d'articles en una gran varietat de formes i mides. Per a aquesta aplicació es prefereixen les màquines d'injecció de cargol alternatius-, ja que produeixen una massa fosa amb una distribució de temperatura molt uniforme i consistent. La profunditat del canal del cargol ha de seguir un perfil gradual; es recomana una relació de compressió de 3,0–3,5, juntament amb una relació L/D del cargol de (18–24):1. Les pressions d'injecció solen oscil·lar entre 80 i 120 MPa, utilitzant una velocitat d'injecció-lenta a-mitjana.
3. Modelat per bufat
Les aplicacions d'emmotllament per bufat requereixen resines que presenten una alta viscositat de fusió i força de fusió. Aplicant tècniques d'extensió de la cadena química-durant l'extrusió de polímers-específicament incorporant segments funcionals especials a les cadenes moleculars TPEE-és possible produir graus TPEE d'alta-viscositat capaços de complir els requisits per a l'emmotllament per bufat de components grans i especialitzats (com els conductes d'admissió d'aire del motor).
4. Altres processos d'emmotllament
El TPEE també és adequat per a processos com ara l'emmotllament rotacional i la fosa en fosa. Per exemple, l'emmotllament rotacional es pot utilitzar per fabricar articles com boles i petits pneumàtics sense càmera. La fosa en fosa, d'altra banda, ofereix els avantatges dels baixos costos de processament i una excel·lent estabilitat dimensional en els productes acabats.
