Cuenta
Favor esperar un momento.

¿No tiene cuenta? Haga su registro.

×

Aditivos antiadherentes de silicona

Explorando la química que subyace a los aditivos antiadherentes a base de silicona.

por Thorsten Schierle*

La necesidad de ciertas propiedades antiadherentes está presente en numerosas aplicaciones de la vida cotidiana, así como en aplicaciones industriales1. Dependiendo de la naturaleza de estas aplicaciones, son deseables diferentes niveles de efecto antiadherente, igualmente las exigencias con respecto a la durabilidad del efecto antiadherente varían sustancialmente. Por lo tanto, tiene sentido considerar con detenimiento los aditivos especiales, que producen este efecto.

Imagen 1: Prueba del efecto antiadherente (foto portada)
En la primera sección de este artículo, se explica el origen químico de esta clase de aditivos. En la segunda sección se explica el mecanismo de acción en aplicaciones usuales de los aditivos antiadherentes, así como los efectos básicos de diferentes tipos de aditivos antiadherentes a base de silicona. Por último, se exponen los principios básicos de la formulación.

- Publicidad -

Origen químico
El proceso más simple para obtener un aditivo antiadherente de silicona es obtener polidimetilsiloxano (PDMS) de diclorodimetilsilano (el cual puede obtenerse fácilmente a través de la síntesis de Müller-Rochow 2 a escala industrial) mediante una reacción de hidrólisis-condensación3 (ver figura 1 y 2). 

Figura 1: Síntesis de diclorometilsilano a través de la síntesis de Müller-Rochow

Figura 2: Síntesis de of polidimetilsiloxano a través de una reacción de hidrólisis-condensación
 

El PDMS que se obtiene consta por lo general de 30-50 unidades repetitivas. Para ajustar más el polímero, se utilizan procesos de equilibración. Bajo la influencia de catalizadores, los polímeros PDMS son forzados a una reacción de condensación (eliminación de agua), esto produce un polímero PDMS con un mayor número de unidades repetitivas4.

- Publicidad -

Figura 3: Reacción de condensación de los polidimetilsiloxanos

La reacción de condensación concluye con la adición de “encapsuladores en los extremos”, tales como (H3C)3Si-O-Si(CH3)3 . Así, se controla el número de unidades repetitivas y el peso molecular del PDMS (ver figura 3).

Figura 4: Culminación de la reacción de condensación de los polidimetilsiloxanos a través de “encapsuladores en los extremos”

Igualmente, la culminación de la condensación puede lograrse también con cloroalquilsilanos monofuncionales5 (ver figura 4).

- Publicidad -

Figura 5: Conclusión de la reacción de condensación de los polidimetilsiloxanos mediante cloroalquilsilanos monofuncionales.

Los PDMS obtenidos a través de estos procesos de síntesis son no reticulables. Esto genera una tendencia a la migración influenciada principalmente por el peso molecular de la molécula, la compatibilidad de los PDMS con la formulación del revestimiento y la formulación del revestimiento en sí. La forma más sencilla de modificar el peso molecular se describió en la sección anterior. La compatibilidad de los aditivos antiadherentes de silicona se puede modificar cambiando dos parámetros: la longitud de la cadena de siloxano y el grado de modificación orgánica. En cuanto al primer parámetro, el efecto antiadherente aumenta a medida que aumenta la longitud de la cadena de siloxano. Al mismo tiempo, disminuye la compatibilidad.

En cuanto al segundo parámetro, la compatibilidad aumenta a medida que aumenta el grado de modificación orgánica. Además, entre mejor sea la coincidencia de la modificación orgánica con la polaridad de la formulación del revestimiento, mayor será la compatibilidad. Para obtener siloxanos reticulables, se introducen funcionalidades de los acrilatos en el polímero6. En principio, son posibles dos opciones principales para la modificación:

  • Modificación en la cadena fundamental de la cadena de polímero, la cual produce estructuras de peine 
  • Modificación en los extremos de la cadena de polímero, la cual produce una modificación  α,ω (ver figura 6)

Figura 6: Polidimetilsiloxano con modificación de  α,ω (modificación orgánica en azul, grupos acrilato en púrpura).

La incidencia de una adecuada modificación orgánica en la compatibilidad se hace muy evidente al comparar las mezclas de PDMS modificados/agua y de PDMS puros/agua. La mezcla de agua con PDMS puros tiene una apariencia turbia, mientras que la mezcla de agua con PDMS adecuadamente modificados permanece cristalina. En la imagen 2 se ilustra este efecto.

Imagen 2: Mezclas de agua con PDMS puro (izq.) y con PDMS adecuadamente modificado (der.)

Mecanismo de acción
Como se explicó en la primera sección, los aditivos antiadherentes de silicona se pueden dividir en dos grupos: aditivos antiadherentes no reticulables y reticulables.

Figura 7: Película de revestimiento con aditivo antiadherente no reticulable, cubierta por cinta adhesiva.

En un revestimiento antiadherente estándar, el aditivo antiadherente no reticulable se encuentra, en parte, en la parte superior de la superficie del revestimiento. Cuando, por ejemplo, se coloca una etiqueta sobre este revestimiento, el aditivo antiadherente no reticulable (con el tiempo) migra a la capa del adhesivo; por lo tanto, el efecto antiadherente se ve afectado de manera negativa.

Figura 8: Película de revestimiento con aditivo antiadherente no reticulable, cubierta por cinta adhesiva; migración del aditivo antiadherente hacia la capa del adhesivo.

Si se usa un aditivo antiadherente reticulable, la mayoría de las moléculas del aditivo se anclarán permanentemente debido a la reticulación de los dobles enlaces de los grupos de acrilato adjuntos. Cuando, por ejemplo, se ubica una etiqueta sobre este revestimiento, las moléculas del aditivo antiadherente reticulado permanecen en su lugar y no migran hacia la capa del adhesivo; por lo tanto, el efecto antiadherente mantiene un alto nivel de rendimiento durante un tiempo prolongado.

Figura 9: Película de revestimiento con aditivo antiadherente reticulable anclado, cubierta por cinta adhesiva

Estrategia en la formulación
Los aditivos antiadherentes reticulables son importantes cuando se necesitan efectos antiadherentes duraderos en aplicaciones de impresión. Como se expuso en la sección anterior, la posibilidad de incorporar el aditivo antiadherente de forma permanente en el revestimiento o en la capa de tinta a través de los grupos acrilato reticulables ofrece una importante ventaja cuando se desea durabilidad. Los grupos acrilato forman una red con el aglutinante en el curado por radiación, minimizando así la tendencia del aditivo a migrar. De esta manera, se pueden lograr efectos de superficie de mayor duración.

Aplicaciones frecuentes de los aditivos antiadherentes reticulables:

  • Aplicaciones en las que se remueve una superficie (por ejemplo, la sección de un billete de lotería en la que se raspa la superficie)
  • Aplicaciones en las que se pela una superficie (por ejemplo, antiadherentes para etiquetas o empaques de fácil abertura)
  • Aplicaciones para prevenir atascos (por ejemplo, prevenir atascos en empaques apilables)

En una formulación, el objetivo principal es nivelar las propiedades antiadherentes y mantener una superficie lisa. Una estrategia frecuente consiste en usar una combinación de aditivos antiadherentes de curado por radiación.

Por lo general, los aditivos que producen buenas propiedades de nivelación se combinan con aditivos que producen excelentes propiedades antiadherentes. Dependiendo de la formulación y de la polaridad del sistema, se hacen necesarias diferentes combinaciones y proporciones de aditivos de curado por radiación. El método más común es elegir primero el aditivo antiadherente apropiado, y luego elegir la combinación adecuada para lograr la nivelación deseada.

Figura 10: Comparación del efecto antiadherente de diferentes aditivos TEGO® Rad

En la Figura 10 se ilustra el efecto antiadherente de diversos aditivos. Por lo tanto, si se desea la máxima antiadherencia, el Rad 2800 es el producto ideal.

Sobre los aditivos de curado por radiación
Los aditivos de curado por radiación son una gama de aditivos modificados a base de silicona con modificación orgánica. Tienen grupos acrilato, por lo que son reticulables, lo que les otorga propiedades únicas. Dependiendo del carácter de silicona y del grado de modificación orgánica, mejoran el deslizamiento, la humectación del sustrato, la prevención de formación de cráteres, la resistencia a rayones y la nivelación. Por otra parte, algunos de ellos tienen propiedades antiadherentes y antiespumantes.

Resumen
El Rad 2800 es el aditivo antiadherente ideal para tintas de impresión y barnices. Este producto exhibe el mayor efecto antiadherente. El Rad 2800 tiene un carácter de silicona pronunciado, combinando fuertes propiedades hidrófobas con una compatibilidad óptima con el sistema.

Los aditivos de curado por radiación son únicos porque pueden ser reticulados en el revestimiento; los efectos de deslizamiento y antiadherentes resultantes son particularmente duraderos. Con los aditivos convencionales, el efecto antiadherente es mucho más débil y menos permanente debido a que los aditivos no están reticulados en el revestimiento.

El uso del Rad 2200 N, 2250 y 2300 permite a los encargados de la formulación lograr un buen nivel de  deslizamiento y flujo en barnices de impresión, lo que produce una suavidad superficial definida y buenas propiedades hápticas. Debido a su excelente compatibilidad, su uso no perjudica la transparencia. El Rad 2500, Rad 2650, y Rad 2800 se destacan principalmente por su buen efecto antiadherente, por lo que las tiras adhesivas pueden desprenderse fácilmente sin dejar residuos.

Pie de página

1. Véase: Glöckner et. Al.: Radiation Curing Coatings and Printing Inks; Hannover: Vincentz Network, 2008 (1), p 142ss. 
2. Véase: Koerner et. al. : Silicones; Essen: Vulkan Verlag, 1991 (1) p. 9-15 
3. Véase: Brook: Silicon in Organic, Organometallic and Polymer Chemistry; New York: Wiley & Sons, 2000 (1), p. 258ss. 
4. Véase: Brook: Silicon in Organic, Organometallic and Polymer Chemistry; New York: Wiley & Sons, 2000 (1), p. 261ss. 
5. Véase: Klotzenburg; et al.: Polymere; Berlin: Springer, 2014 (1), p 204s 
6. Glöckner et. Al.: Radiation Curing Coatings and Printing Inks; Hannover: Vincentz Network, 2008 (1), p 98s

* Thorsten Schierle es director de la división de tintas para tecnologías aplicadas, aplicaciones digitales y nuevas aplicaciones de Evonik Resource Efficiency GmbH en Essen, Alemania. Antes de unirse a Evonik en 2011, trabajó por más de 11 años en la planta de tintas de impresión líquida de Sun Chemical / DIC en Niederhausen, Alemania, donde se ocupó principalmente de las tintas para empaques a base de agua y tintas para aplicaciones decorativas (papel tapiz, muebles, etc.). Estudió química en Mainz, Alemania, y en Toronto, Canadá.

Duván Chaverra Agudelo
Author: Duván Chaverra Agudelo
Jefe Editorial en Latin Press, Inc,.
Comunicador Social y Periodista con experiencia de más de 16 años en medios de comunicación. Apasionado por la tecnología y por esta industria. [email protected]

No hay ideas en “Aditivos antiadherentes de silicona”

• Si ya estás registrado, favor ingresar primero al sistema.

Deje su comentario

En respuesta a Some User
Suscribase Gratis
SUSCRÍBASE AL INFO-BOLETIN
¿REQUIERE UNA COTIZACIÓN?
ENTREVISTAS DESTACADAS

Entrevista con Sergio Zárate de Lanxess

Entrevista con Sergio Zárate Empresa: Lanxess Realizada por Ana María Mejía Evento: LACS 2019 - México Junio 2019

Entrevista con Roberto Barrera de Lubrizol

Entrevista con Roberto Barrera Empresa: Lubrizol Realizada por Ana María Mejía Evento: LACS 2019 - México Junio 2019

Entrevista con Miguel Ángel Castillo de Evonik

Entrevista con Miguel Ángel Castillo Empresa: Evonik Realizada por Ana María Mejía Evento: LACS 2019 - México Junio 2019

Entrevista con Marcos Basso de Eastman

Entrevista con Marcos Basso Empresa: Eastman Realizada por Ana María Mejía Evento: LACS 2019 - México Junio 2019

Entrevista con Juan Carlos Orozco de DOW

Entrevista con Juan Carlos Orozco Empresa: DOW Realizada por Ana María Mejía Evento: LACS 2019 - México Junio 2019
Load more...
PATROCINADORES










ULTIMO BOLETIN
Ultimo Info-Boletin