Nuevas tecnologías para adhesivos Viernes 12 de Febrero de 2010 16:34

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Nuevas tecnologías para adhesivos
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Una novedosa tecnología de dímero aminofuncional mejora el desempeño de adhesivos de fusión en caliente de poliamidas de última generación

por: Angela Smits, Hans Ridderikhoff, Wolfgang Geuking

Durante años los ácidos grasos dimerizados se han usado en poliamidas, poliésteres, resinas epoxi y compuestos de amina. Se obtienen por la conversión de ácidos grasos no saturados (provenientes de aceites y grasas naturales) mediante una combinación de presión, temperatura y catálisis, seguida de procesos de purificación. Empezando por los ácidos grados C18 que la naturaleza suele proveer, el ácido dímero es una molécula con 36 átomos de carbono, lo que lo convierte, por mucho, en el ácido dioico más largo disponible. Los beneficios que la naturaleza hidrocarbonada y la no cristalinidad de estos diácidos C36 aportan a los recubrimientos  y adhesivos tienen que ver principalmente con el bajo nivel de Tg (transición vítrea) y su carácter hidrofóbico. Esto implica flexibilidad, resistencia hidrolítica, resistencia a la termo-oxidación, repelencia a la humedad y adhesión a un amplio abanico de sustratos.

Los derivados como dioles grasos diméricos y polioles de poliéster, obtenidos a partir de ácidos grasos dimerizados, se usan, por ejemplo, en distintas aplicaciones de poliuretano, para mejorar la durabilidad, flexibilidad e hidrofobicidad.

Se ha desarrollado nuevos bloques constructivos de base biológica amino funcionales (Figura 1), ampliando el rango de dímeros grasos hidroxilo y ácido funcionales y de poliésteres derivados. Esta nueva tecnología aporta beneficios para muchas aplicaciones. En los adhesivos de fusión en caliente de poliamida, el uso de diamina de dímero permite mayor libertad en la formulación, lo que a su vez hace posible un ajuste más amplio del punto de fusión. Ello aumenta la hidrofobicidad, provocando una mayor repelencia a la humedad y una mayor adhesión a los plásticos. Los nuevos materiales amino funcionales amplían las posibilidades de aplicación y, además, aportan beneficios ambientales por su naturaleza renovable (carbono 100% renovable), su baja volatilidad y durabilidad.

Diamina grasa de dímero
Los adhesivos de poliamida se usan en una gran variedad de aplicaciones, como el calzado, la reparación y el sellado de aparatos eléctricos, textiles, ensamblaje y embalaje de muebles. El componente de amina aporta unión intermolecular y resistencia de cohesión, un elevado punto de fusión, resistencia en verde y adhesión a sustratos polares. Los ácidos grasos diméricos se usan para dar flexibilidad y absorción de presión y lograr un mejor flujo y humectación, así como una mejor adhesión a sustratos de baja energía. Se usan otros ácidos dióicos del componente de ácido carboxílico para aumentar el punto de fusión.  

La disponibilidad de la diamina de dímero permite la libertad de usar dímero en el componente de amina, lo que da más opciones en cuanto a los diácidos empleados, proporcionando así un mayor control del punto de fusión. Además, el uso tanto del ácido dímero como de la diamina de dímero en una sola formulación permite unas temperaturas de transición vítrea extremadamente bajas sin comprometer la estabilidad oxidativa, una resistencia a la humedad aún mejor, una mayor adhesión a sustratos de baja energía y una mayor flexibilidad, características que son útiles en aplicaciones relacionadas con aparatos eléctricos, embalaje y textiles en ambientes muy abrasivos. 

Propiedades térmicas y de dureza
Se hizo una primera comparación entre el uso de ácido dímero o diamina de dímero en una formulación. Los adhesivos de fusión en caliente de poliamida (listados en la Tabla 1) se sintetizaron calentando el componente de ácido y a continuación agregando el componente de amina para la reacción. Cuando la posible etapa de ebullición pasó se aumentó gradualmente la temperatura a 230°C (o más cuando la viscosidad así lo requiere). Se continuaron las reacciones hasta que se alcanzó un valor de ácido de 9 mg KOH/g , que representa un peso molecular de 12500 g/mol. Los adhesivos de fusión en calor analizaron con la técnica de calorimetría diferencial de barrido, para determinar la transición vítrea (Tg) y las temperaturas de fusión. Se midió, asimismo, la dureza Shore-D.  

Como se esperaba, la presencia de la estructura dimérica C36 reduce enormemente tanto el punto de fusión como la temperatura de transición vítrea, tal como se ve en el segundo renglón de la tabla 1, haciendo la poliamida más flexible. La sustitución del ácido dímero por diamina de dímero (y, en consecuencia, la diamina de hexametileno con ácido adípico) aumenta el punto de fusión y la dureza, tal y como se observa en el tercer renglón de la tabla 1, al tiempo que mantiene una Tg (transición vítrea) baja. Sin embargo, esto se puede explicar por el hecho de que hay una diferencia en el contenido dimérico total (83 vs. 78%), ocasionada al agregar un exceso de ácido carboxílico.

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