El grafeno tiene una reputación sobresaliente en la ciencia de materiales. Medido en una sola lámina perfecta, es uno de los materiales más resistentes que se conocen (Lee et al., Science, 2008). El reto para un compounder es llevar aunque sea una fracción de eso a una pieza de plástico real. Este artículo explica cómo se añade el grafeno a los plásticos, por qué la dispersión es la parte difícil, cómo se suministra nuestro aditivo de grafeno para plásticos (Graphene Plastic Additive) y cómo planificar una prueba.
Por qué grafeno en los plásticos
Los ingenieros de plásticos suelen considerar el grafeno por una o varias de estas razones:
- Rigidez y resistencia: las escamas delgadas y de alta relación de aspecto pueden ayudar a soportar carga en una matriz polimérica.
- Barrera: las escamas planas pueden frenar el paso de gases y humedad, lo que importa en envases, tanques y piezas de sistemas de combustible.
- Conductividad térmica: el grafeno puede ayudar a un plástico a disipar el calor, algo de interés para carcasas e iluminación.
- Conductividad eléctrica: para piezas antiestáticas o disipativas, normalmente con cargas más altas.
Cada una de estas es algo en lo que el grafeno está pensado para ayudar. Cuánto se obtenga depende del polímero, la carga, la dispersión y cómo se procese la pieza. No publicamos cifras de rendimiento para plásticos; cada prueba se mide frente al compuesto actual del cliente.
La dispersión es la parte difícil
Las escamas de grafeno secas tienden a volver a apilarse. En un polímero fundido, el grafeno apilado o aglomerado se comporta como una carga gruesa e incluso puede actuar como un defecto. Un grafeno bien disperso reparte escamas delgadas por toda la matriz, y de ahí vienen los beneficios. Los compounders que han probado nanomateriales secos saben lo difícil que es lograrlo de forma constante y lo desagradable que es manejar ese polvo.
Por eso suministramos el Graphene Plastic Additive predisperso en una resina ajustada a su polímero. El grafeno llega ya repartido en un portador compatible, de modo que su etapa de compounding consiste en mezclar un concentrado líquido o de resina, no en romper aglomerados secos. Para una introducción, vea qué es una dispersión de grafeno.
Qué es el aditivo
- Portador: dispersión en resina ajustada a su polímero.
- Procesos: moldeo por inyección, extrusión, compounding y laminado de compuestos.
- Dosis: del 1 % al 7 % en peso, según la aplicación, con una tasa inicial sugerida para cada polímero y proceso.
- Estado: patente en trámite (patent pending), fabricado en EE. UU. en Charlotte, NC, sin negro de humo, nunca se vende como polvo.
Termoplásticos frente a termoestables
Termoplásticos
Para polímeros como polipropileno, polietileno, nailon, ABS o PET, el aditivo se introduce normalmente durante el compounding, de modo que el grafeno queda distribuido antes de fabricar los pellets. Indíquenos el grado de su polímero y su configuración de compounding, por ejemplo una extrusora de doble husillo con alimentador lateral, para que podamos ajustar el portador y sugerir dónde añadirlo.
Termoestables
Para epoxis, poliésteres, ésteres vinílicos y poliuretanos, el aditivo se mezcla en la resina antes del endurecedor o catalizador. Revise la viscosidad y la vida útil de la mezcla después de añadirlo, ya que cualquier aditivo puede cambiar ambas.
Cómo hacer una prueba de moldeo
- Elija una pieza y un compuesto de referencia. Lo ideal es una pieza que ya pruebe con regularidad.
- Elija dos o tres cargas. Dentro del 1 % al 7 %, alrededor de la tasa inicial que sugerimos.
- Mantenga el mismo proceso. Las mismas temperaturas, velocidad de husillo y ciclo que la referencia en la primera corrida. Después ajuste si lo necesita.
- Pruebe lo que importa para la pieza. Propiedades de tracción y flexión, impacto, temperatura de deflexión térmica, barrera o conductividad, con los mismos métodos y preparación de probetas que sus datos de referencia.
- Observe la superficie y la sección transversal. Vetas, puntos o aglomerados son señales de mala dispersión y merecen una conversación antes de seguir probando.
La resistencia al impacto merece especial atención. Las cargas que aumentan la rigidez pueden reducir la tenacidad, así que mida ambas.
Lo que no afirmamos
No publicamos cifras de resistencia, barrera o conductividad para plásticos y no tenemos casos de clientes que compartir. Si un laboratorio o un competidor cita una gran mejora porcentual, pregunte qué polímero, qué carga y qué ensayo, porque la respuesta lo cambia todo.
«Los compounders conocen sus resinas mejor que nosotros. Nosotros ajustamos el portador y dejamos que sus piezas decidan». — Frans Alkemade
Manejo y almacenamiento
Mantenga los envases cerrados y remueva o agite antes de usar, ya que una sedimentación blanda durante el almacenamiento es normal en muchas dispersiones. Registre el número de lote tanto del aditivo como del polímero base en cada corrida de prueba, para poder rastrear los resultados si escala la producción.
Lecturas relacionadas
Vea cómo elegir el portador de una dispersión de grafeno y, para polímeros imprimibles, nuestra guía sobre el grafeno en filamento para impresión 3D.
Lea el comunicado de prensa del aditivo para plásticos, vea la página de compuestos poliméricos con grafeno o solicite una cotización y muestras.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se añade el grafeno al plástico?
Normalmente durante el compounding, como dispersión en una resina ajustada al polímero, para que el grafeno quede repartido en el fundido antes de fabricar los pellets o las piezas.
¿Cuánto aditivo de grafeno para plásticos se usa?
Del 1 % al 7 % en peso, según la aplicación. Sugerimos una tasa inicial para cada polímero y proceso.
¿Qué puede mejorar el grafeno en los plásticos?
Está pensado para ayudar con la rigidez, la barrera y la conductividad térmica o eléctrica. Los resultados dependen del polímero, la carga y la dispersión; no publicamos cifras para plásticos.
¿Necesito equipos nuevos?
No. El aditivo viene predisperso en una resina compatible, así que encaja en los equipos estándar de compounding, moldeo y extrusión.
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