Agente de expansión

Un agente espumante es una sustancia que es capaz de producir una estructura celular mediante un proceso de formación de espuma en una variedad de materiales que sufren endurecimiento o transición de fase , como polímeros , plásticos y metales . ^[1] Por lo general, se aplican cuando el material soplado se encuentra en etapa líquida . La estructura celular en una matriz reduce la densidad, aumentando el aislamiento térmico y acústico, al tiempo que aumenta la rigidez relativa del polímero original.

Los agentes espumantes (también conocidos como 'neumatógenos') o mecanismos relacionados para crear agujeros en una matriz que produce materiales celulares, se han clasificado de la siguiente manera:

• Los agentes espumantes físicos incluyen los CFC (sin embargo, son agotadores de la capa de ozono, prohibidos por el Protocolo de Montreal de 1987), los HCFC (reemplazaron a los CFC, pero todavía son agotadores de la capa de ozono y, por lo tanto, se están eliminando progresivamente), los hidrocarburos (por ejemplo, pentano , isopentano , ciclopentano ) y _CO2 líquido . El proceso de formación de burbujas/espuma es irreversible y endotérmico, es decir, necesita calor (por ejemplo, de un proceso de fusión o de la exotermia química debido a la reticulación) para volatilizar un agente de soplado líquido. Sin embargo, durante el proceso de enfriamiento, el agente espumante se condensará, lo cual es un proceso reversible. ^{[2] [3]}
• Los agentes espumantes químicos incluyen isocianato y agua para poliuretano , azodicarbonamida para vinilo, hidracina y otros materiales a base de nitrógeno para espumas termoplásticas y elastoméricas, y bicarbonato de sodio para espumas termoplásticas. Los productos gaseosos y otros subproductos se forman mediante una reacción química del agente espumante químico, promovida por el calor del proceso de producción de espuma o el calor exotérmico de un polímero que reacciona . Dado que la reacción de soplado se produce formando compuestos de bajo peso molecular que actúan como gas de soplado, también se libera calor exotérmico adicional. El hidruro de titanio en polvo se utiliza como agente espumante en la producción de espumas metálicas , ya que se descompone para formar gas hidrógeno y titanio a temperaturas elevadas. ^[4] El hidruro de circonio (II) se utiliza con el mismo fin. Una vez formados, los compuestos de bajo peso molecular nunca volverán al agente de soplado original; la reacción es irreversible.
• Se utilizan agentes espumantes mixtos físicos y químicos para producir espumas de PU flexibles con densidades muy bajas. Aquí, tanto el soplado químico como el físico se utilizan en conjunto para equilibrarse entre sí con respecto a la energía térmica liberada y absorbida, minimizando el aumento de temperatura. De lo contrario, el calor exotérmico excesivo debido a la alta carga de un agente de soplado físico puede provocar la degradación térmica de un material termoestable o de poliuretano en desarrollo. Por ejemplo, para evitar esto, en los sistemas de poliuretano se utilizan isocianato y agua (que reaccionan para formar dióxido de carbono ) en combinación con dióxido de carbono líquido (que hierve para dar forma gaseosa) en la producción de espumas de PU flexibles de muy baja densidad para colchones. ^[5]
• Las espumas y espumas fabricadas mecánicamente implican métodos para introducir burbujas en matrices líquidas polimerizables (por ejemplo, un elastómero no vulcanizado en forma de látex líquido). Los métodos incluyen incorporar aire u otros gases o líquidos volátiles de bajo punto de ebullición en redes de baja viscosidad, o la inyección de un gas en un cilindro extrusor o una matriz, o en cilindros o boquillas de moldeo por inyección y permitir la acción de corte/mezcla del tornillo. dispersar el gas uniformemente para formar burbujas muy finas o una solución de gas en la masa fundida. Cuando la masa fundida se moldea o extruye y la pieza está a presión atmosférica, el gas sale de la solución expandiendo la masa fundida del polímero inmediatamente antes de la solidificación. La espuma (similar a batir claras de huevo para hacer un merengue ) también se utiliza para estabilizar reactivos líquidos espumosos, por ejemplo, para evitar que se desplome en las paredes verticales antes del curado (es decir, evitar el colapso de la espuma y el deslizamiento hacia abajo por una cara vertical debido a la gravedad).
• Rellenos solubles, por ejemplo, cristales sólidos de cloruro de sodio mezclados en un sistema de uretano líquido, al que luego se le da forma de pieza sólida de polímero; el cloruro de sodio se elimina posteriormente sumergiendo la pieza sólida moldeada en agua durante algún tiempo, para dejar pequeñas partículas interconectadas. agujeros en productos poliméricos de densidad relativamente alta (por ejemplo, materiales de cuero sintético Porvair para parte superior de zapatos).
• Esferas huecas y partículas porosas (por ejemplo, carcasas/esferas de vidrio, carcasas de epóxido, carcasas de PVDC, cenizas volantes , vermiculita y otros materiales reticulados) se mezclan y dispersan en los reactivos líquidos, a los que luego se les da forma de una parte sólida de polímero que contiene una red de huecos. .
• El agente espumante puede afectar las propiedades físicas y mecánicas del caucho natural.

Referencias

1. Wypych, George (2017). Manual de agentes espumantes y espumantes. Toronto. ISBN 978-1-927885-18-5. OCLC  963394095.{{cite book}}: Mantenimiento CS1: falta el editor de la ubicación ( enlace )
2. "Agente espumante: descripción general".
3. Kumaran, MK; Bomberg, MT; Marchand, RG; Ascough, señor; Creazzo, JA (octubre de 1989). "Un método para evaluar el efecto de la condensación del agente espumante en espumas de poliuretano pulverizadas". Revista de Aislamiento Térmico . 13 (2): 123-137. doi :10.1177/109719638901300207. ISSN  0148-8287. S2CID  110851023.
4. Banhart, John (2000). "Rutas de Fabricación de Espumas Metálicas". JOM . 52 (12). Sociedad de minerales, metales y materiales: 22–27. Código Bib : 2000JOM....52l..22B. doi :10.1007/s11837-000-0062-8. S2CID  137735453. Archivado desde el original el 1 de enero de 2012 . Consultado el 20 de enero de 2012 .
5. "La tecnología CarDio CO2 avanza". Archivado desde el original el 7 de mayo de 2006 . Consultado el 20 de enero de 2012 .