Revista SLTCaucho
Termoplásticos elastómeros
Termoplásticos elastómeros: Antecedentes históricos
Dra. Nora Catalina Restrepo
Facultad de Ciencias, Departamento de Física Universidad de Chile
¡NUEVA SECCIÓN!
n general, un termoplástico elastómero (también llamados elastómeros termoplásticos) es una nueva familia de polímeros que tienen propiedades características de elastómeros pero también pueden procesarse y reciclarse de la misma forma que un termoplástico convencional, siendo innecesarios los tradicionales equipos de mezclado y vulcanización, es decir, tiene lo mejor de los dos mundos. Su historia está, obviamente, ligada con el descubrimiento del caucho en el siglo XV y el desarrollo de los termoplásticos en el siglo XIX, pero los dos pilares fundamentales del progreso de los TPEs son el descubrimiento de la vulcanización por parte de Charles Goodyear en la década de 1840 y el hallazgo de la verdadera estructura macromolecular de los polímeros (cadenas de unidades químicas) por el químico alemán Hermann Staudinger en 1920.
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teriales tenían mejor resistencia mecánica que el caucho natural vulcanizado y presentaban además una recuperación elástica más rápida. Entre 1942 y 1945, los Copolímeros de bloque basados en butadieno y estireno fueron desarrollados por el programa de caucho sintético de los Estados Unidos llamado Goverment Rubber Styreneprogram (GR-S). La principal motivación para este programa fue similar a la alemana: construir plantas para proporcionar una alternativa al caucho natural para hacer llantas de vehículos militares durante la guerra.
Originalmente fueron descritos como “polímeros termoelásticos”. El precursor de los termoplásticos elastómeros fue el PVC plastificado desarrollado por B F Goodrich Company en la década de 1930. Eventualmente, se crearon mezclas de PVC/NBR que al ser formuladas adecuadamente tenían un comportamiento similar al caucho. Este material creó un puente entre los termoplásticos plastificados y los elastómero de curado convencional.
Figura 1. Imágenes relacionadas con el Goverment Rubber Styrene program. Al centro, la primera planta de caucho sintético del gobierno norteamericano ubicada en Akron, OH.
A finales de esa misma década (1937) fue descubierta la reacción de poliadición de diisocianato básico, con la cual se generaron poliuretanos elastómeros por parte de DuPont e ICI. Estos ma-
En las décadas de 1950 y 1960 avanzó rápidamente la química de polímeros. En la primera década, los poliuretanos termoplásticos estuvieron disponibles y se convirtieron en materiales comer-
ciales, los cuales fueron patentados por DuPont en 1954. Adicionalmente, Shell comercializó poliisoprenoaniónico. En 1961, Shell concentró sus esfuerzos en el aumento de la resistencia en verde del poliisoprenoaniónico aplicado en llantas pero la investigación fue más allá: fueron capaces de generar elastómeros resistentes sin requerir vulcanización y que podían ser moldeados simplemente con calor, al igual que los termoplásticos. Esto se logró agregando monómeros de estireno durante la polimerización de poliisopreno (S-I-S) y polibutadienoaniónico (S-B-S) generando una secuencia de bloque. De aquí, se generaron copolímeros de bloque de estireno dieno que fueron llamados Kraton® en honor a Kratos, el dios griego de la resistencia y hermano de Nike. Estos materiales fueron empleados exitosamente en la industria alemana del calzado donde, a través de la inyección directa, reemplazaron las suelas de caucho porque podían producirse más rápidamente y a las suelas de plastisoles de PVC por ser más livianas y mejor agarre en superficies mojadas. Adicionalmente, se produjeron estos copolímeros como sellos y adhesivos, combinándolos como solventes y actualmente aún se utilizan en cintas adhesivas, etiquetas y adhesivos en spray. Mientras tanto, BF Goodrich presentaba un poliuretano tipo vacuum casting, el cual era un material soluble, con alta resistencia a la tensión, buena elasticidad, alta resistencia a la abrasión y también podía procesarse como termoplástico. Aparte de Goodrich, otras compañías como Mobay y Upjohn en Estados Unidos y Bayer y Elastogran en Europa comenzaron a comercializar los poliuretanos