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ES2899158T3 - Elastómero termoplástico, totalmente vulcanizado, eléctricamente conductor y método de preparación del mismo - Google Patents

Elastómero termoplástico, totalmente vulcanizado, eléctricamente conductor y método de preparación del mismo Download PDF

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ES2899158T3
ES2899158T3 ES12755604T ES12755604T ES2899158T3 ES 2899158 T3 ES2899158 T3 ES 2899158T3 ES 12755604 T ES12755604 T ES 12755604T ES 12755604 T ES12755604 T ES 12755604T ES 2899158 T3 ES2899158 T3 ES 2899158T3
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Xiaohong Zhang
Jinliang Qiao
Guicun Qi
Zhihai Song
Chuanlun Cai
Ya Wang
Jianming Gao
Hongbin Zhang
Jinmei Lai
Binghai Li
Haosheng Wang
Yilei Zhu
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Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry
China Petroleum and Chemical Corp
Original Assignee
Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry
China Petroleum and Chemical Corp
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Abstract

Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, que comprende los siguientes componentes en forma de mezcla: (a) plásticos termoplásticos; (b) partículas de caucho que tienen una estructura de reticulación y que tienen una estructura de fase homogénea; (c) cargas conductoras; en el que las partículas de caucho del componente (b) tienen un diámetro medio de partícula de 0,02 a 1 mm y un contenido de gel del 60% en peso o mayor, y las cargas conductoras del componente (c) son nanotubos de carbono; el estado de fase microscópica del elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, es que los plásticos termoplásticos del componente (a) están en fase continua, las partículas de caucho del componente (b) están en fase dispersa, y los nanotubos de carbono del componente (c) están dispersos en la fase continua y distribuidos entre las partículas de caucho; en el que la razón en peso de partículas de caucho del componente (b) con respecto a plásticos termoplásticos del componente (a) es de desde 30:70 hasta 75:25, y el contenido de cargas conductoras del componente (c) es de desde 0,3 hasta 10 partes en peso basado en el peso total de partículas de caucho del componente (b) y plásticos termoplásticos del componente (a) de 100 partes en peso, en el que las partículas de caucho que tienen la estructura de reticulación son caucho en polvo totalmente vulcanizado preparado mediante reticulación por irradiación de un látex de caucho.

Description

DESCRIPCIÓN
Elastómero termoplástico, totalmente vulcanizado, eléctricamente conductor y método de preparación del mismo
Campo técnico
La invención se refiere a un elastómero termoplástico totalmente vulcanizado. Más específicamente, la invención se refiere a un elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, y a su método de preparación.
Antecedentes de la tecnología
El elastómero termoplástico totalmente vulcanizado es un nuevo material desarrollado en la década de 1980 y tiene rendimientos característicos tanto de plásticos como de caucho, que muestra la alta elasticidad del caucho a temperatura ambiente y también puede conformarse de manera plástica a alta temperatura. La resistencia mecánica, elasticidad, resistencia al calor y resistencia a la deformación permanente por compresión del elastómero termoplástico totalmente vulcanizado son mucho más altas que las del elastómero termoplástico no reticulado y, al mismo tiempo, su resistencia química y estabilidad en procesamiento se mejoran significativamente, y la razón de combinación del caucho y los plásticos puede variar en un intervalo más amplio, de manera que puede ajustarse en gran medida el rendimiento del material y, por tanto, sus variedades de aplicación son muy amplias. En la tecnología tradicional, el elastómero termoplástico totalmente vulcanizado se prepara mediante vulcanización dinámica del elastómero termoplástico y plásticos termoplásticos rígidos en determinadas condiciones.
La patente china CN1184265C del solicitante (fecha de solicitud: 15 de junio de 2001, fecha de prioridad: 15 de junio de 2000, número de patente ZL01801655.3) proporciona un elastómero termoplástico totalmente vulcanizado que tiene un diámetro de partícula controlable de fase de caucho y forma de tipo esférica y su método de preparación. Tal elastómero termoplástico totalmente vulcanizado se prepara mediante un método de combinación común para procesar caucho y plásticos combinando y granulando caucho y plásticos en polvo totalmente vulcanizados mediante equipos de combinación de caucho y plásticos. La razón en peso de caucho con respecto a plásticos en polvo totalmente vulcanizados está en el intervalo de 30:70 a 75:25, preferiblemente 50:50-75:25, en la que el componente de caucho es una partícula de caucho que tiene una estructura de reticulación y su diámetro medio de partícula está en el intervalo de 0,02 a 1 |im, preferiblemente de 0,05 a 0,5 |im, más preferiblemente de 0,05 a 0,2 |im. Tal partícula de caucho tiene un contenido de gel del 60% en peso o mayor, que puede seleccionarse del caucho en polvo totalmente vulcanizado preparado según la solicitud de patente internacional WO01/40356 presentada el 18 de septiembre de 2000 por este solicitante, que incluye al menos un caucho en polvo totalmente vulcanizado seleccionado del grupo que consiste en caucho natural en polvo totalmente vulcanizado, caucho de estireno-butadieno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de estireno-butadieno carboxilado en polvo totalmente vulcanizado, caucho de nitrilo en polvo totalmente vulcanizado, caucho de nitrilo carboxilado en polvo totalmente vulcanizado, caucho de polibutadieno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de cloropreno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de silicona en polvo totalmente vulcanizado, caucho de acrilato en polvo totalmente vulcanizado, caucho de butadienoestireno-vinilpiridina en polvo totalmente vulcanizado, caucho de isopreno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de butilo en polvo totalmente vulcanizado, caucho de polisulfuro en polvo totalmente vulcanizado, caucho de acrilatobutadieno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de poliuretano en polvo totalmente vulcanizado y caucho fluorado en polvo totalmente vulcanizado, etc., y los plásticos del elastómero termoplástico totalmente vulcanizado comprenden al menos uno seleccionado del grupo que consiste en polipropileno, polietileno, poliamida, poli(cloruro de vinilo), poliuretano, poliéster, policarbonato, poliformaldehído, poliestireno, poli(sulfuro de fenileno), poliimida y polisulfona, etc.
Además, la patente china CN1381524A del solicitante (fecha de solicitud: 18 de abril de 2001, número de patente ZL01110734,0) proporciona un elastómero termoplástico de poliolefina totalmente vulcanizado y su método de preparación. Tal elastómero termoplástico de poliolefina totalmente vulcanizado se prepara mediante la combinación de componentes incluyendo plásticos de poliolefina y caucho, en el que la razón en peso del componente de caucho con respecto a los plásticos de poliolefina está en el intervalo de desde 30:70 hasta 75:25, preferiblemente de 50:50 a 75:25, y el componente de caucho es una partícula de caucho que tiene estructura de reticulación. Una partícula de caucho de este tipo tiene preferiblemente una estructura de fase homogénea y su diámetro medio de partícula está en el intervalo de desde 0,02 hasta 1 |im, preferiblemente de 0,05 a 0,5 |im, más preferiblemente de 0,05 a 0,3 |im. Una partícula de caucho de este tipo tiene un contenido de gel del 60% en peso o mayor, preferiblemente del 80% en peso o mayor que puede seleccionarse del caucho en polvo totalmente vulcanizado preparado según la solicitud de patente internacional WO01/40356 (fecha de prioridad: 3 de diciembre de 1999) presentada el 18 de septiembre de 2000 por este solicitante, que incluye al menos un caucho en polvo totalmente vulcanizado seleccionado del grupo que consiste en caucho natural en polvo totalmente vulcanizado, caucho de estireno-butadieno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de polibutadieno en polvo totalmente vulcanizado y caucho de silicona en polvo totalmente vulcanizado etc. Alternativamente, una partícula de caucho de este tipo puede seleccionarse del caucho en polvo de tipo reticulado preparado según la patente china CN1353131A del solicitante (fecha de solicitud: 3 de noviembre de 2000, número de patente ZL00130386,4) que puede comprender al menos un de caucho de estireno-butadieno en polvo de tipo reticulado y caucho de polibutadieno en polvo de tipo reticulado, etc. El plástico de poliolefina de elastómero termoplástico de poliolefina totalmente vulcanizado comprende homopolímero, copolímero de plásticos de poliolefina y combinaciones de los mismos y preferiblemente al menos uno de polipropileno, copolímero de polipropileno, polietileno y copolímero de polietileno, etc.
El elastómero termoplástico totalmente vulcanizado anterior se preparó a través de un método de combinación común para procesar caucho y plásticos mediante la combinación en estado fundido y la granulación de componentes incluyendo caucho y plásticos en polvo totalmente vulcanizados a través de equipos de combinación de caucho y plásticos a la temperatura común de procesamiento de plásticos.
Los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados proporcionados por los documentos CN1184265C y CN1381524A tienen un diámetro de partícula controlable y un contenido de gel de la fase de caucho buenos y buenas propiedades mecánicas en comparación con el elastómero termoplástico totalmente vulcanizado preparado mediante el método de vulcanización dinámica tradicional. En particular, tienen un valor de blancura mayor y pueden convertirse fácilmente en productos de colores claros, y pueden teñirse y convertirse fácilmente en otros productos de colores. Al mismo tiempo, los métodos de preparación de elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados según estas solicitudes de patente son sencillos. A diferencia del método de vulcanización dinámica, se usan equipos de combinación de caucho y plásticos comunes sin equipos particulares, y el procedimiento es sencillo y las condiciones de procesamiento pueden controlarse fácilmente, y además, la capacidad de control del diámetro de partícula de la fase de caucho y el grado de reticulación son buenos.
Sin embargo, los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados preparados mediante los documentos CN1184265C y CN1381524A no son conductores, lo que no es adecuado para aplicaciones particulares que requieran conductividad.
Sumario de la invención
El solicitante encontró en la investigación que cuando se preparan elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados mediante el método de combinación con plásticos termoplásticos como fase continua, y partículas de caucho que tienen estructura de reticulación, tal como caucho en polvo totalmente vulcanizado, como fase dispersa, sólo es necesario añadir una pequeña cantidad de nanotubos de carbono para formar un canal conductor eficaz, de manera que los elastómeros termoplásticos resultantes tienen buena conductividad y sus otras propiedades originales no resultan afectadas sustancialmente, ya que el caucho en polvo totalmente vulcanizado se vulcanizó antes de la combinación, que es la fase dispersa durante la combinación y puede dispersarse de manera homogénea en la matriz de plástico, de manera que los nanotubos de carbono añadidos no pueden dispersarse ni incrustarse en la fase de caucho y pueden dispersarse en la fase continua de plástico y pueden distribuirse entre la fase dispersa de caucho cuando se añade una pequeña cantidad de material conductor tal como nanotubos de carbono.
Un objeto de esta invención es proporcionar elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados conductores, con buena conductividad.
Otro objeto de esta invención es proporcionar un método para preparar los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados conductores. Según el método de esta invención, los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados conductores se preparan combinando plásticos, partículas de caucho y cargas conductoras una vez, en el que el procedimiento es sencillo y la cantidad de uso de cargas conductoras es menor.
Los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados según la invención comprenden los siguientes componentes en forma de mezcla: (a) plásticos termoplásticos; (b) partículas de caucho que tienen una estructura de reticulación; (c) cargas conductoras; en los que las partículas de caucho del componente (b) tienen un diámetro medio de partícula de 0,02 a 1 |im y un contenido de gel del 60% en peso o mayor, y las cargas conductoras del componente (c) son nanotubos de carbono; en los que el elastómero es tal como se define en las reivindicaciones.
Según la invención, el estado de fase microscópica del elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor es que los plásticos termoplásticos del componente (a) están en fase continua, las partículas de caucho del componente (b) están en fase dispersa, y los nanotubos de carbono del componente (c) están dispersos en la fase continua y distribuidos entre las partículas de caucho.
Por medio de tal estado de fase microscópica, sólo es necesario añadir una pequeña cantidad de nanotubos de carbono para formar canales conductores eficaces de manera que los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados resultantes tienen mejor conductividad y sus otras propiedades originales no resultan afectadas sustancialmente. Además, no hay ningún requisito particular para el tamaño de los nanotubos de carbono.
Por el contrario, en las técnicas anteriores, cuando se usan nanotubos de carbono para modificar materiales de plástico o elastómero termoplástico preparados mediante polimerización, dado que no hay ningún efecto de exclusión de tamaño resultante de la partícula de caucho vulcanizada como fase de caucho, no puede producirse tal estado particular de fase microscópica, de manera que los nanotubos de carbono se dispersan en diversas partes de la matriz de plástico o se dispersan tanto en la fase continua como en la fase dispersa de los plásticos termoplásticos cuando se modifican los elastómeros termoplásticos, y por tanto pueden formarse suficientes canales conductores en la matriz para obtener conductividad después de añadir una determina cantidad de nanotubos de carbono. Además, debido a la gran cantidad de adición, resultan afectadas otras propiedades mecánicas de la matriz. Más incluso, se necesitan nanotubos de carbono con tamaño particular para modificar la conductividad. Según los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados conductores de esta invención, la razón en peso de partículas de caucho del componente (b) con respecto a plásticos termoplásticos del componente (a) es de desde 30:70 hasta 75:25, preferiblemente de 50:50 a 75:25, y el contenido de cargas conductoras del componente (c) es de desde 0,3 hasta 10 partes en peso, preferiblemente de 0,5 a 10 partes en peso, más preferiblemente de 0,5 a 7 partes en peso, lo más preferiblemente de 2 a 7 partes en peso basado en el peso total de partículas de caucho del componente (b) y plásticos termoplásticos del componente (a) de 100 partes en peso.
Según los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados conductores de esta invención, el componente (b) es una partícula de caucho que tiene una estructura de reticulación y que tiene una estructura de fase homogénea, y el diámetro medio de partícula de la partícula de caucho es de 0,02 a 1 |im, preferiblemente de 0,05 a 0,5 |im, más preferiblemente de 0,05 a 0,2 |im, y el contenido de gel de la partícula de caucho es del 60% en peso o mayor, preferiblemente del 75% en peso o mayor. El contenido de gel de la fase de caucho en los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados conductores resultantes es el contenido de gel de la partícula de caucho que tiene la propia estructura de reticulación.
Según los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados conductores de esta invención, no hay límite para los tipos de caucho como fase dispersa, y puede ser be al menos un caucho seleccionado del grupo que consiste en caucho natural, caucho de estireno-butadieno, caucho de estireno-butadieno carboxilado, caucho de nitrilo, caucho de nitrilo carboxilado, caucho de polibutadieno, caucho de silicona, caucho de cloropreno, caucho de acrilato, caucho de butadieno-estireno-vinilpiridina, caucho de isopreno, caucho de butilo, caucho de polisulfuro, caucho de acrilatobutadieno, caucho de poliuretano y caucho fluorado.
Preferiblemente, las partículas de caucho anteriores que tienen una estructura de reticulación del componente (b) son caucho en polvo totalmente vulcanizado preparado según la solicitud de patente internacional WO01/40356 (fecha de prioridad: 3 de diciembre de 1999) presentada el 8 de septiembre de 2000 y la solicitud de patente internacional WO01/98395 (fecha de prioridad: 15 de junio de 2000) presentada el 15 de junio de 2001 del solicitante. Al menos uno de los siguientes cauchos en polvo totalmente vulcanizados se usan preferiblemente durante la preparación: caucho natural en polvo totalmente vulcanizado, caucho de estireno-butadieno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de estireno-butadieno carboxilado en polvo totalmente vulcanizado, caucho de nitrilo en polvo totalmente vulcanizado, caucho de nitrilo carboxilado en polvo totalmente vulcanizado, caucho de polibutadieno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de cloropreno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de silicona en polvo totalmente vulcanizado, caucho de acrilato en polvo totalmente vulcanizado, caucho de butadieno-estireno-vinilpiridina en polvo totalmente vulcanizado, caucho de isopreno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de butilo en polvo totalmente vulcanizado, caucho de polisulfuro en polvo totalmente vulcanizado, caucho de acrilato-butadieno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de poliuretano en polvo totalmente vulcanizado y caucho fluorado en polvo totalmente vulcanizado, etc. Tal caucho en polvo totalmente vulcanizado significa micropolvo de caucho que fluye libremente que tiene un contenido de gel del 60% en peso o mayor, preferiblemente del 75% en peso o mayor tras el secado sin añadir agente de separación. El diámetro medio de partícula de caucho en polvo en estas solicitudes de patente es de 0,02 a 1 |im, preferiblemente de 0,05 a 0,5 |im, más preferiblemente de 0,05 a 0,2 |im. Cada micropartícula de un caucho en polvo totalmente vulcanizado de este tipo es homogénea, es decir, la composición de una sola micropartícula es homogénea y no hay ningún fenómeno no homogéneo tal como laminación y separación de fases, etc. bajo tecnología de microscopía actual. El diámetro de partícula de un caucho en polvo de este tipo se fija mediante reticulación por irradiación del látex de caucho correspondiente.
Las partículas de caucho anteriores también pueden ser caucho en polvo de tipo reticulado preparado según la patente china CN1353131A del solicitante (fecha de solicitud: 3 de noviembre de 2000, número de patente ZL00130386,4) que comprenden al menos un caucho en polvo de tipo reticulado de caucho de estireno-butadieno en polvo de tipo reticulado y caucho de polibutadieno en polvo de tipo reticulado, etc. Tal caucho en polvo de tipo reticulado es un caucho en polvo obtenido mediante secado con emulsión de caucho de síntesis de tipo reticulado como material de partida. Tal caucho en polvo de tipo reticulado fluye libremente sin añadir ningún agente de separación. El diámetro medio de partícula del caucho en polvo en esta patente CN1353131 es de 0,05 a 0,3 |im, y su contenido de gel es del 80% en peso o mayor, preferiblemente del 85% en peso o mayor, lo que es coherente con el contenido de gel de la emulsión de caucho de síntesis de tipo reticulado como material de partida. Cada micropartícula de tal caucho en polvo de tipo reticulado es homogénea, es decir, la composición de una sola micropartícula es homogénea, y no hay ningún fenómeno no homogéneo tal como laminación y separación de fases, etc. bajo tecnología de microscopía actual.
Los plásticos termoplásticos del componente (a) según el elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, pueden seleccionarse de diversos plásticos termoplásticos en la técnica, y preferiblemente comprenden al menos uno seleccionado del grupo que consiste en polipropileno, polietileno, poliamida, poli(cloruro de vinilo), poliuretano, poliéster, policarbonato, poliformaldehído, poliestireno, poli(sulfuro de fenileno), poliimida, y polisulfona y sustancias modificadas por injerto de tales plásticos termoplásticos anteriores (tales como polietileno injertado, polipropileno injertado, etc.). El polietileno anterior comprende preferiblemente al menos uno seleccionado del grupo que consiste en polietileno de baja densidad, polietileno lineal de baja densidad, polietileno de alta densidad y diversos polietilenos injertados, etc., más preferiblemente polietileno lineal de baja densidad, polietileno injertado o combinaciones de los mismos, etc. El polipropileno anterior comprende preferiblemente al menos uno seleccionado del grupo que consiste en homopolímero de polipropileno, copolímero de polipropileno y polipropileno injertado, etc.
Como componente (c), las cargas conductoras de elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según la invención, pueden seleccionarse de nanotubos de carbono incluyendo nanotubos de carbono de pared única, nanotubos de carbono de pared doble, nanotubos de carbono de paredes múltiples o mezclas de los mismos, preferiblemente nanotubos de carbono de paredes múltiples. Aunque no hay ningún requisito particular para el tamaño de los nanotubos de carbono, los nanotubos de carbono se seleccionan generalmente de nanotubos de carbono que tienen un diámetro medio de 0,4 a 500 nm, una longitud media de 0,1 a 1000 |im y un aspecto de 0,25 a 2,5 x 106, preferiblemente nanotubos de carbono que tienen un diámetro medio de 1 a 50 nm, una longitud media de 1 a 50 |im y un aspecto de 20 a 1 x 104 según la situación actual del mercado y la disponibilidad del material.
Algunos agentes auxiliares comunes durante el procesamiento de los plásticos termoplásticos totalmente vulcanizados pueden incluirse en el elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según la invención, que comprenden por ejemplo antioxidantes, colorantes, agentes auxiliares del procesamiento, etc., y su cantidad de uso son cantidades convencionales o pueden ajustarse según el caso práctico.
La invención también proporciona un método para preparar el elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según la invención, en el que los componentes que incluyen los plásticos termoplásticos del componente (a), las partículas de caucho que tienen la estructura de reticulación del componente (b) y las cargas conductoras del componente (c) según la invención se someten a paso a través de equipos de combinación de caucho y plásticos y se combinan en estado fundido una vez para obtener el elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, mediante un método de combinación en estado fundido común para procesar caucho y plásticos.
Durante la preparación, la temperatura de combinación de los materiales (es decir, la temperatura de procesamiento común de los plásticos termoplásticos) se seleccionará del intervalo de temperaturas que pueda garantizar la fusión completa de los plásticos termoplásticos y que no pueda descomponerlos. Además, según los requisitos de procesamiento, puede añadirse una cantidad adecuada de agentes auxiliares comunes para procesar plásticos en los materiales de combinación. Durante la combinación, cada componente de partículas de caucho, cargas conductoras y plásticos termoplásticos, etc. puede dosificarse y añadirse al equipo de combinación en estado fundido simultáneamente para la combinación en estado fundido. Alternativamente, cada componente se mezcla previamente en primer lugar de manera uniforme a través de un equipo de mezclado común y luego se combina por fusión una vez y se extruye a través de equipos de combinación de caucho y plásticos para obtener el elastómero termoplástico totalmente vulcanizado.
Los equipos de combinación de caucho y plásticos usados en la preparación según la invención pueden ser un molino de mezclado, una mezcladora interna, una extrusora de un solo husillo, una extrusora de doble husillo o un reómetro de par, etc. Los equipos de mezclado de material se seleccionan de equipos de mezclado mecánicos tales como una mezcladora de alta velocidad, amasadora, etc., en la técnica.
El elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según la invención se obtiene combinando una vez en estado fundido componentes que incluyen partículas de caucho que tienen una estructura de reticulación, plásticos termoplásticos y cargas conductoras, etc. Solo es necesario añadir una pequeña cantidad de cargas conductoras para formar un canal conductor eficaz, de manera que los elastómeros termoplásticos resultantes tienen conductividad y propiedades de combinación buenas simultáneamente, porque la fase de caucho tenía una estructura de reticulación antes de la preparación y es de fase dispersa durante la preparación y puede dispersarse de manera homogénea en la fase continua de plásticos durante la combinación, de manera que las cargas conductoras no pueden dispersarse ni incrustarse en la fase de caucho y pueden dispersarse en la fase continua de plásticos y pueden distribuirse entre las partículas de caucho. Los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados conductores resultantes según la invención pueden usarse para producir equipos de producción electrónicos, medios, instrumentos electrónicos, carcasas de instrumentos y materiales decorativos de talleres de producción limpia que tienen resistencia estática, resistencia a interferencias electromagnéticas y requisitos de limpieza. El método de preparación de la invención usa equipos comunes de combinación de caucho y plásticos, un método general de extrusión de combinación en estado fundido, las partículas de caucho que tienen estructura de reticulación y cargas conductoras en condiciones de procedimiento de combinación convencionales para preparar elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados conductores, y por tanto su procedimiento es sencillo y los equipos son de bajo coste, el rendimiento del procesamiento puede mejorarse, las condiciones del procedimiento pueden controlarse fácilmente, la cantidad de las cargas conductoras de los productos resultantes es baja y puede ser adecuado para los requisitos de producción por lotes en la industria.
Descripción de los dibujos
La figura 1 es un gráfico de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de estado de fase microscópica de los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados resultantes según el ejemplo 1-5.
La figura 2 es un gráfico de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de estado de fase microscópica de los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados resultantes según el ejemplo 2-10.
La figura 3 es un gráfico de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de estado de fase microscópica de los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados resultantes según el ejemplo 3-1.
Ejemplos
La invención se describe adicionalmente mediante los siguientes ejemplos. Sin embargo, los alcances de la invención están limitados por estos ejemplos, y los alcances de la invención dependen de las reivindicaciones adjuntas.
Ejemplo 1-1
Se mezclan suficientemente, caucho de estireno-butadieno en polvo totalmente vulcanizado (Beijing Research Institute of Chemical Industry of China Petroleum & Chemical Corporation, VP101A, contenido de gel del 84% en peso, diámetro medio de partícula de 100 nm), nanotubos de carbono (Beijing Cnano Technology Co., Ltd, FloTube 9000, nanotubos de carbono de paredes múltiples, longitud media de 10 |im, diámetro medio de 11 nm), polietileno lineal de baja densidad (Qilu company of China Petroleum & Chemical Corporation, modelo 7042), antioxidante 1010 (producido por Ciba-Geigy, Suiza) y 168 (producido por Ciba-Geigy, Suiza), en la mezcladora, en la que la razón en peso de caucho en polvo totalmente vulcanizado con respecto a polietileno es de 60/40, la razón en peso de nanotubos de carbono con respecto al peso total de polietileno y caucho en polvo totalmente vulcanizado es de 3/100, los antioxidantes 1010 y 168 constituyen el 0,2% en peso y el 0,4% en peso del peso total de caucho en polvo totalmente vulcanizado y polietileno, respectivamente, y posteriormente se combinan en estado fundido usando un reómetro de par Brabender, en el que la temperatura del baño de aceite para la combinación es de 200°C y las revoluciones del reómetro de par son de 60 revoluciones/minuto (rpm). Se descargan los materiales después de plastificarse de manera uniforme. La muestra resultante se convierte en láminas mediante el uso de un molino de doble rodillo (la temperatura se ajusta a 200°C), y los materiales se convierten en tiras convencionales mediante el uso del método de moldeo y se miden diversas propiedades. Los resultados de la medición del elastómero termoplástico de polietileno/caucho de estirenobutadieno totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 1.
Ejemplo 1-2
El ejemplo 1-2 es igual que el ejemplo 1-1, excepto en que la razón en peso de nanotubos de carbono con respecto al peso total de polietileno y caucho de estireno-butadieno en polvo totalmente vulcanizado es de 4/100. Los resultados de la medición del elastómero termoplástico de polietileno/caucho de estireno-butadieno totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 1.
Ejemplo 1-3
El ejemplo 1-3 es igual que el ejemplo 1-1, excepto en que la razón en peso de nanotubos de carbono con respecto al peso total de polietileno y caucho de estireno-butadieno en polvo totalmente vulcanizado es de 5/100. Los resultados de la medición del elastómero termoplástico de polietileno/caucho de estireno-butadieno totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 1.
Ejemplo 1-4
El ejemplo 1-4 es igual que el ejemplo 1-1, excepto en que la razón en peso de nanotubos de carbono con respecto al peso total de polietileno y caucho de estireno-butadieno en polvo totalmente vulcanizado es de 6/100. Los resultados de la medición del elastómero termoplástico de polietileno/caucho de estireno-butadieno totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 1.
Ejemplo comparativo 1-1
El ejemplo comparativo 1-1 es igual que el ejemplo 1-1, excepto en que no se añaden nanotubos de carbono. Los resultados del experimento se enumeran en la tabla 1.
Ejemplo 1-5
El ejemplo 1-5 es igual que el ejemplo 1-2, excepto en que la razón en peso de caucho de estireno-butadieno en polvo totalmente vulcanizado con respecto a polietileno es de 40/60. Los resultados de la medición del elastómero termoplástico de polietileno/caucho de estireno-butadieno totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 1. La figura 1 muestra un gráfico de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de estado de fase microscópica de los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados resultantes según este ejemplo, en el que la sombra de granulado negro es estireno-butadieno en polvo totalmente vulcanizado y las sustancias similares a tubos distribuidas entre las partículas son nanotubos de carbono.
Ejemplo comparativo 1-2
El ejemplo comparativo 1-2 es igual que el ejemplo 1-5, excepto en que no se añaden nanotubos de carbono. Los resultados del experimento se enumeran en la tabla 1.
Ejemplo 1-6
El ejemplo 1-6 es igual que el ejemplo 1-2, excepto en que la razón en peso de caucho de estireno-butadieno en polvo totalmente vulcanizado con respecto a polietileno es de 50/50. Los resultados de la medición de elastómero termoplástico de polietileno/estireno-butadieno totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 1.
Ejemplo comparativo 1-3
El ejemplo comparativo 1-3 es igual que el ejemplo 1-6, excepto en que no se añaden nanotubos de carbono. Los resultados del experimento se enumeran en la tabla 1.
Ejemplo 1-7
El ejemplo 1-7 es igual que el ejemplo 1-2, excepto en que la razón en peso de caucho de estireno-butadieno en polvo totalmente vulcanizado con respecto a polietileno es de 70/30. Los resultados de la medición de elastómero termoplástico de polietileno/estireno-butadieno totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 1.
Ejemplo comparativo 1-4
El ejemplo comparativo 1-4 es igual que el ejemplo 1-7, excepto en que no se añaden nanotubos de carbono. Los resultados del experimento se enumeran en la tabla 1.
Ejemplo 1-8
El ejemplo 1-8 es igual que el ejemplo 1-5, excepto en que se sustituye caucho de estireno-butadieno en polvo totalmente vulcanizado por caucho de nitrilo en polvo totalmente vulcanizado (Beijing Research Institute of Chemical Industry of China Petroleum & Chemical Corporation, VP101A, contenido de gel del 93% en peso, diámetro medio de partícula de 100 nm) y la razón en peso de nanotubos de carbono con respecto al peso total de polietileno y caucho de nitrilo en polvo totalmente vulcanizado es de 3/100. Los resultados de la medición de elastómero termoplástico de polietileno/caucho de nitrilo totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 1.
Ejemplo comparativo 1-5
El ejemplo comparativo 1-5 es igual que el ejemplo 1-8, excepto en que no se añaden nanotubos de carbono. Los resultados del experimento se enumeran en la tabla 1.
Tabla 1
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Ejemplo 2-1
Se mezclan suficientemente, caucho de nitrilo carboxilado en polvo totalmente vulcanizado (Beijing Research Institute of Chemical Industry of China Petroleum & Chemical Corporation, VP501, contenido de gel del 91% en peso, diámetro medio de partícula de 90 nm), nanotubos de carbono (Beijing Cnano Technology Co., Ltd, FloTube 9000, nanotubos de carbono de paredes múltiples, longitud media de 10 |im, diámetro medio de 11 nm), polipropileno (BLUESTAR Tianjin Chemical Co. Ltd, material especial número Cero, homopolipropileno), antioxidante 1010 (producido por Ciba-Geigy, Suiza) y 168 (producido por Ciba-Geigy, Suiza) en la mezcladora, en la que la razón en peso de caucho en polvo con respecto a polipropileno es de 70/30, la razón en peso de nanotubos de carbono con respecto al peso total de polipropileno y caucho en polvo es de 2/100, los antioxidantes 1010 y 168 constituyen el 0,2% en peso y el 0,4% en peso del peso total de caucho en polvo y polipropileno, respectivamente, y posteriormente se combinan en estado fundido usando un reómetro de par Brabender, en el que la temperatura del baño de aceite para la combinación es de 210°C y las revoluciones del reómetro de par son de 70 revoluciones/minuto (rpm). Se descargan los materiales después de plastificarse de manera uniforme. La muestra resultante se convierte en láminas mediante el uso de un molino de doble rodillo (la temperatura se ajusta a 200°C), y los materiales se convierten en tiras convencionales mediante el uso del método de moldeo y se miden diversas propiedades. Los resultados de la medición del elastómero termoplástico de polipropileno/caucho de nitrilo carboxilado totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 2.
Ejemplo 2-2
El ejemplo 2-2 es igual que el ejemplo 2-1, excepto en que la razón en peso de nanotubos de carbono con respecto al peso total de polipropileno y caucho de nitrilo carboxilado en polvo totalmente vulcanizado es de 4/100. Los resultados de la medición del elastómero termoplástico de polipropileno/caucho de nitrilo carboxilado totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 2.
Ejemplo 2-3
El ejemplo 2-3 es igual que el ejemplo 2-1, excepto en que la razón en peso de nanotubos de carbono con respecto al peso total de polipropileno y caucho de nitrilo carboxilado en polvo totalmente vulcanizado es de 7/100. Los resultados de la medición del elastómero termoplástico de polipropileno/caucho de nitrilo carboxilado totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 2.
Ejemplo 2-4
El ejemplo 2-4 es igual que el ejemplo 2-1, excepto en que la razón en peso de nanotubos de carbono con respecto al peso total de polipropileno y caucho de nitrilo carboxilado en polvo totalmente vulcanizado es de 0,5/100. Los resultados de la medición del elastómero termoplástico de polipropileno/caucho de nitrilo carboxilado totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 2.
Ejemplo comparativo 2-1
El ejemplo comparativo 2-1 es igual que el ejemplo 2-1, excepto en que no se añaden nanotubos de carbono. Los resultados del experimento se enumeran en la tabla 2.
Ejemplo 2-5
El ejemplo 2-5 es igual que el ejemplo 2-2, excepto en que la razón en peso de caucho de nitrilo carboxilado en polvo totalmente vulcanizado con respecto a polipropileno es de 60/40. Los resultados de la medición de elastómero termoplástico de polipropileno/nitrilo carboxilado totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 2.
Ejemplo 2-6
El ejemplo 2-6 es igual que el ejemplo 2-2, excepto en que la razón en peso de caucho de nitrilo carboxilado en polvo totalmente vulcanizado con respecto a polipropileno es de 50/50. Los resultados de la medición de elastómero termoplástico de polipropileno/nitrilo carboxilado totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 2.
Ejemplo 2-7
El ejemplo 2-7 es igual que el ejemplo 2-2, excepto en que la razón en peso de caucho de nitrilo carboxilado en polvo totalmente vulcanizado con respecto a polipropileno es de 75/25. Los resultados de la medición de elastómero termoplástico de polipropileno/nitrilo carboxilado totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 2.
Ejemplo 2-8
El ejemplo 2-8 es igual que el ejemplo 2-1, excepto en que se sustituye el caucho de nitrilo carboxilado en polvo totalmente vulcanizado por caucho de estireno-butadieno en polvo totalmente vulcanizado (Beijing Research Institute of Chemical Industry of China Petroleum & Chemical Corporation, VP101A, contenido de gel del 84% en peso, diámetro medio de partícula de 100 nm). Los resultados de la medición de elastómero termoplástico de polipropileno/caucho de estireno-butadieno totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 2.
Ejemplo comparativo 2-2
El ejemplo comparativo 2-2 es igual que el ejemplo 2-8, excepto en que no se añaden nanotubos de carbono. Los resultados del experimento se enumeran en la tabla 2.
Ejemplo 2-9
El ejemplo 2-9 es igual que el ejemplo 2-1, excepto en que se sustituye el caucho de nitrilo carboxilado en polvo totalmente vulcanizado por caucho de silicona en polvo totalmente vulcanizado (Beijing Research Institute of Chemical Industry of China Petroleum & Chemical Corporation, VP601A, contenido de gel del 81% en peso, diámetro medio de partícula de 150 nm). Los resultados de la medición de elastómero termoplástico de polipropileno/caucho de silicona totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 2.
Ejemplo comparativo 2-3
El ejemplo comparativo 2-3 es igual que el ejemplo 2-9, excepto en que no se añaden nanotubos de carbono. Los resultados del experimento se enumeran en la tabla 2.
Ejemplo 2-10
El ejemplo 2-10 es igual que el ejemplo 2-1, excepto en que polipropileno se sustituye por polipropileno injertado con anhídrido maleico (Ningbo Nengzhiguang New Materials Technology Co., Ltd, GPM200AL, razón de injerto del 0,8% en peso).
La figura 2 muestra un gráfico de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de estado de fase microscópica de los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados resultantes según este ejemplo. Por tanto, puede observarse que los nanotubos de carbono como cargas conductoras se dispersan en la fase continua de plásticos y se distribuyen entre partículas de caucho de caucho en polvo totalmente vulcanizado.
Tabla 2
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Ejemplo 3-1
Se mezclan suficientemente caucho de estireno-butadieno carboxilado en polvo totalmente vulcanizado (Beijing Research Institute of Chemical Industry of China Petroleum & Chemical Corporation, VP201, contenido de gel del 87% en peso, diámetro medio de partícula de 150 nm), nanotubos de carbono (Beijing Cnano Technology Co., Ltd, FloTube 9000, nanotubos de carbono de paredes múltiples, longitud media de 10 |im, diámetro medio de 11 nm), nailon 6 (UBE, Japón, 1013B), antioxidante 1010 (producido por Ciba-Geigy, Suiza) y 168 (producido por Ciba-Geigy, Suiza) en la mezcladora, en la que la razón en peso de caucho de estireno-butadieno carboxilado en polvo totalmente vulcanizado con respecto a nailon 6 es de 50/50, la razón en peso de nanotubos de carbono con respecto al peso total de nailon 6 y caucho de estireno-butadieno carboxilado en polvo totalmente vulcanizado es de 4/100, los antioxidantes 1010 y 168 constituyen el 0,2% en peso y el 0,4% en peso del peso total de caucho en polvo y polietileno, respectivamente, y posteriormente se combinan en estado fundido usando un reómetro de par Brabender, en el que la temperatura del baño de aceite para la combinación es de 240°C y las revoluciones del reómetro de par es de 60 revoluciones/minuto (rpm). Se descargan los materiales después de plastificarse de manera uniforme. La muestra resultante se convierte en láminas mediante el uso de un molino de doble rodillo (la temperatura se ajusta a 240°C), y los materiales se convierten en tiras convencionales mediante el uso del método de moldeo y se miden diversas propiedades. Los resultados de la medición del elastómero termoplástico de nailon 6/estireno-butadieno carboxilado en polvo totalmente vulcanizado conductor se enumeran en la tabla 3. La figura 3 muestra un gráfico de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de estado de fase microscópica de los elastómeros termoplásticos totalmente vulcanizados resultantes según este ejemplo, en el que la sombra de granulado negro es caucho de estireno-butadieno carboxilado en polvo totalmente vulcanizado y las sustancias similares a tubos distribuidas entre las partículas son nanotubos de carbono.
Ejemplo comparativo 3-1
El ejemplo comparativo 3-1 es igual que el ejemplo 3-1, excepto en que no se añaden nanotubos de carbono. Los resultados del experimento se enumeran en la tabla 3.
Tabla 3
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Claims (17)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, que comprende los siguientes componentes en forma de mezcla:
    (a) plásticos termoplásticos;
    (b) partículas de caucho que tienen una estructura de reticulación y que tienen una estructura de fase homogénea;
    (c) cargas conductoras;
    en el que las partículas de caucho del componente (b) tienen un diámetro medio de partícula de 0,02 a 1 |im y un contenido de gel del 60% en peso o mayor, y
    las cargas conductoras del componente (c) son nanotubos de carbono;
    el estado de fase microscópica del elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, es que los plásticos termoplásticos del componente (a) están en fase continua, las partículas de caucho del componente (b) están en fase dispersa, y los nanotubos de carbono del componente (c) están dispersos en la fase continua y distribuidos entre las partículas de caucho;
    en el que la razón en peso de partículas de caucho del componente (b) con respecto a plásticos termoplásticos del componente (a) es de desde 30:70 hasta 75:25, y el contenido de cargas conductoras del componente (c) es de desde 0,3 hasta 10 partes en peso basado en el peso total de partículas de caucho del componente (b) y plásticos termoplásticos del componente (a) de 100 partes en peso,
    en el que las partículas de caucho que tienen la estructura de reticulación son caucho en polvo totalmente vulcanizado preparado mediante reticulación por irradiación de un látex de caucho.
  2. 2. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según la reivindicación 1, caracterizado porque los plásticos termoplásticos del componente (a) son al menos uno seleccionado del grupo que consiste en polipropileno, polietileno, poliamida, poli(cloruro de vinilo), poliuretano, poliéster, policarbonato, poliformaldehído, poliestireno, poli(sulfuro de fenileno), poliimida, polisulfona o sustancias modificadas por injerto de tales plásticos termoplásticos anteriores.
  3. 3. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las partículas de caucho que tienen la estructura de reticulación del componente (b) tienen un contenido de gel del 75% en peso o mayor.
  4. 4. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las partículas de caucho que tienen la estructura de reticulación del componente (b) tienen un diámetro medio de partícula de 0,05 a 0,5 |im.
  5. 5. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los nanotubos de carbono son al menos uno seleccionado del grupo que consiste en nanotubos de carbono de pared única, nanotubos de carbono de pared doble y nanotubos de carbono de paredes múltiples.
  6. 6. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los nanotubos de carbono son nanotubos de carbono de paredes múltiples.
  7. 7. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los nanotubos de carbono tienen un diámetro medio de 0,4 a 500 nm, una longitud media de 0,1 a 1000 |im, y una razón de aspecto de 0,25 a 2,5x106.
  8. 8. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los nanotubos de carbono tienen un diámetro medio de 1 a 50 nm, una longitud media de 1 a 50 |im, y una razón de aspecto de 20 a 1 x 104.
  9. 9. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la razón en peso de partículas de caucho del componente (b) con respecto a plásticos termoplásticos del componente (a) es de desde 50:50 hasta 75:25.
  10. 10. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el contenido de cargas conductoras del componente (c) es de desde 0,5 hasta 10 partes en peso basado en el peso total de partículas de caucho del componente (b) y plásticos termoplásticos del componente (a) de 100 partes en peso.
  11. 11. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el contenido de cargas conductoras del componente (c) es de desde 0,5 hasta 7 partes en peso basado en el peso total de partículas de caucho del componente (b) y plásticos termoplásticos del componente (a) de 100 partes en peso.
  12. 12. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el polietileno en los plásticos termoplásticos del componente (a) es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en polietileno de baja densidad, polietileno lineal de baja densidad, polietileno de alta densidad y polietileno injertado.
  13. 13. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el polipropileno en los plásticos termoplásticos del componente (a) comprende al menos uno seleccionado del grupo que consiste en homopolímero de polipropileno, copolímero de polipropileno y polipropileno injertado.
  14. 14. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque las partículas de caucho que tienen la estructura de reticulación del componente (b) son caucho en polvo totalmente vulcanizado o caucho en polvo de tipo reticulado.
  15. 15. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque las partículas de caucho que tienen la estructura de reticulación del componente (b) son caucho en polvo totalmente vulcanizado que comprende al menos uno seleccionado del grupo que consiste en caucho natural en polvo totalmente vulcanizado, caucho de estireno-butadieno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de estireno-butadieno carboxilado en polvo totalmente vulcanizado, caucho de nitrilo en polvo totalmente vulcanizado, caucho de nitrilo carboxilado en polvo totalmente vulcanizado, caucho de polibutadieno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de cloropreno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de silicona en polvo totalmente vulcanizado, caucho de acrilato en polvo totalmente vulcanizado, caucho de butadieno-estireno-vinilpiridina en polvo totalmente vulcanizado, caucho de isopreno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de butilo en polvo totalmente vulcanizado, caucho de polisulfuro en polvo totalmente vulcanizado, caucho de acrilato-butadieno en polvo totalmente vulcanizado, caucho de poliuretano en polvo totalmente vulcanizado y caucho fluorado en polvo totalmente vulcanizado.
  16. 16. Elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque las partículas de caucho que tienen la estructura de reticulación del componente (b) son caucho en polvo de tipo reticulado que comprende caucho de estireno-butadieno en polvo de tipo reticulado o caucho de polibutadieno en polvo de tipo reticulado.
  17. 17. Método para preparar el elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque los componentes que incluyen los plásticos termoplásticos del componente (a), las partículas de caucho que tienen la estructura de reticulación del componente (b) y las cargas conductoras del componente (c) se someten a paso a través de equipos de combinación de plásticos y se combinan en estado fundido una vez para obtener el elastómero termoplástico totalmente vulcanizado conductor.
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