Referencias de polipropileno
1. Homopolímero de polipropileno
El polipropileno (PP), como polímero termoplástico, comenzó su producción comercial en 1957 y es el primer polímero estereregular. Su importancia histórica se refleja más en el hecho de que siempre ha sido el principal termoplástico de más rápido crecimiento, con una producción total del país que alcanzó los 3 millones de toneladas en 2004. Es muy utilizado en el campo de los termoplásticos, especialmente en fibras y filamentos, extrusión de películas, moldeo por inyección, etc.
1.1 Química y propiedades
El PP se sintetiza a temperatura y presión controladas bajo la acción de un catalizador organometálico estereregular (tipo Ziegler-Natta), como el δ-TiCl3-(C2H5)2AlCl. o TiCl3-(C2H5)3Al (eficiencia 300-900 g de polipropileno/g de TiCl3). Debido a diferencias en los catalizadores y procesos de polimerización, la estructura molecular del polímero resultante tiene tres tipos diferentes de estructuras estereoquímicas en diferentes cantidades. Estas tres estructuras se refieren a polímeros isotácticos, polímeros sindiotácticos y polímeros atácticos. En el polipropileno isotáctico (la forma comercial más común), los grupos metilo están todos en el mismo lado de la columna vertebral del polímero, una estructura que tiende a cristalizar. La cristalinidad isotáctica le confiere buena resistencia a los disolventes y al calor. La tecnología de catalizadores utilizada en la década anterior minimizó la formación de isómeros, eliminó la necesidad de separar componentes aleatorios inútiles y simplificó los pasos de producción. Hay dos procesos principales para producir polipropileno: uno es el método en fase gaseosa; el otro es el método de suspensión líquida de propileno. Además, hay algunas unidades de proceso de suspensión más antiguas en funcionamiento que utilizan hidrocarburos líquidos saturados como medio de reacción.
En comparación, tanto el polietileno de alta densidad como el de baja densidad tienen densidades más altas, puntos de fusión considerablemente más bajos y un módulo de flexión o rigidez más bajo. Estas diferencias de rendimiento conducen a diferentes usos finales. La rigidez y la fácil orientación hacen que el homopolímero de polipropileno sea adecuado para fabricar diversas fibras y cintas elásticas, mientras que su alta resistencia al calor lo hace adecuado para fabricar recipientes y aparatos rígidos de alta presión, así como piezas moldeadas para automóviles.
Los principales factores que afectan el rendimiento del procesamiento y las propiedades físicas del homopolímero de polipropileno incluyen: peso molecular (generalmente expresado como tasa de flujo); estereoorientación y aditivos; El peso molecular medio del polipropileno oscila entre aproximadamente 200.000 y 600.000. La distribución del peso molecular generalmente se expresa como la relación entre el peso molecular promedio en peso () y el peso molecular promedio en número () del polímero. Esta fórmula también se conoce como índice de polidispersidad.
La distribución del peso molecular de un polímero tiene una influencia decisiva en su rendimiento de procesamiento y en su uso final. Esto se debe a que el polipropileno fundido es sensible al corte, es decir, su viscosidad aparente disminuye a medida que aumenta la presión aplicada. El polipropileno con distribución amplia de pesos moleculares es más sensible al corte que el polipropileno con distribución estrecha de pesos moleculares, por lo que los materiales con distribución amplia de pesos moleculares son más fáciles de procesar durante el moldeo por inyección. Algunas aplicaciones específicas, especialmente las fibras, requieren una gama estrecha de distribuciones de pesos moleculares. La distribución del peso molecular está relacionada con el sistema catalítico y el proceso de polimerización. Los peróxidos a menudo sufren escisión química durante el proceso de extrusión después del reactor, lo que reduce el rango de distribución del peso molecular. Este proceso se denomina proceso de reología controlada (CR).
En comparación con el polietileno, el polipropileno isotáctico es más susceptible a la degradación oxidativa por la luz y el calor debido a su estructura molecular única y su cristal en espiral. En condiciones típicas de procesamiento y uso final, el polipropileno puede sufrir una escisión aleatoria de la cadena, lo que resulta en una disminución del peso molecular y un aumento del caudal. Todo el polipropileno de calidad comercial contiene estabilizadores para proteger el material durante el procesamiento y proporcionar propiedades de uso final satisfactorias. Para usos especiales, además de antioxidantes e inhibidores de rayos UV, se deben añadir otros aditivos. Por ejemplo, agregar lubricantes y agentes antiadherentes a la fórmula de la película puede reducir el coeficiente de fricción y evitar que la película se autoadhesivo. Agregue agentes antiestáticos a los materiales de embalaje para eliminar la electricidad estática. Para mejorar la transparencia o acortar el ciclo de moldeo, es necesario utilizar agentes nucleantes. Las resinas de homopolímeros generalmente se clasifican por caudal y uso final. El caudal depende del peso molecular promedio y de la distribución del peso molecular. Algunas aplicaciones especiales requieren caudales de hasta 400 dg/min, mientras que los homopolímeros comerciales comunes tienen caudales en el rango de 0,5 a 50 dg/min. El caudal es a menudo el factor más importante para determinar las características del procesamiento.
1.2 Procesamiento y aplicación
El polipropileno tiene excelentes propiedades de procesamiento debido a su excelente fluidez, amplia gama de caudales y otras propiedades poliméricas únicas. Los caudales más bajos cumplen con los requisitos de procesamiento de cintas extruidas, filamentos de cinta y monofilamentos y también brindan productos terminados con resistencia a la tracción y menor extensibilidad al tiempo que mantienen suficiente integridad lateral para minimizar la absorción de grietas y el polvo que vuela sobre las guías de la máquina. Para compensar su característica baja resistencia transversal y tendencia a romperse (fibrilación), generalmente se requiere que el caudal de películas con mayor orientación para productos de fibra (como textiles de denier grueso, cuerdas y cuerdas) esté en el rango de 7 a 20. Los productos de tiras decorativas que contienen agentes espumantes se extruyen a partir de polipropileno a un caudal cercano a 10, de modo que la resistencia del fundido y la capacidad de orientación se pueden equilibrar adecuadamente. Este tipo de polímero puede producir un efecto superficial suave y satinado después de una orientación moderada, y el producto tiene suficiente resistencia lateral para retrasar la fractura.
La extrusión de productos no tejidos y multifilamentos requiere materiales de baja viscosidad y que fluyan libremente, por lo que para estos fines se utiliza polipropileno con caudales extremadamente altos.
La película de polipropileno fundido se utiliza mucho para pintar obras de arte. Además, la película se puede orientar biaxialmente y termofijar, lo que da como resultado excelentes propiedades mecánicas y térmicas y se puede aplicar a una variedad de laminados y materiales de embalaje. Utilizando la tecnología de refrigeración por agua tubular, el PP se puede procesar en * * * películas sopladas por extrusión y películas de una sola capa. La lámina extruida para termoformado requiere materiales con formulaciones de bajo flujo para tener una resistencia a la fusión adecuada. Cuando se utilizan perfiles extruidos de PP, el rendimiento del procesamiento siempre es mejor con caudales más bajos. La extrusión de perfiles suele limitarse a secciones transversales pequeñas para que puedan enfriarse con agua y garantizar que el producto tenga suficiente dureza. El PP también se puede extruir en productos tubulares, como pajitas para beber, tuberías de agua potable, etc. El polipropileno también se utiliza en revestimientos de cables.
El moldeo por inyección, la dosificación es superada solo por la extrusión, es muy adecuado para las características del polipropileno. Debido a su buena fluidez y propiedades mecánicas, el polipropileno se utiliza para producir muchos tipos diferentes de productos con propiedades mecánicas inherentes. La buena procesabilidad y la excelente resistencia a la fractura por tensión producen una excelente tapa de sellado moldeada. En términos generales, los materiales formulados de bajo flujo se utilizan para producir productos de paredes gruesas y productos que requieren dureza. Los materiales de alto flujo se utilizan para producir piezas y productos de paredes delgadas que requieren un procesamiento rápido.
1.3 Mercado
El homopolímero PP puede producir una variedad de productos utilizando diversas tecnologías de procesamiento.
Los productos extruidos son el mayor mercado de consumo de PP, y las fibras textiles y los monofilamentos son las piezas más importantes. El PP ha sido durante mucho tiempo la principal materia prima para la fabricación de fibras debido a su capacidad colorante, resistencia a la abrasión, resistencia química y condiciones económicas favorables. Las películas orientadas y no orientadas ocupan la segunda mayor cuota del mercado de productos extruidos y son áreas que siguen creciendo.
A continuación, el moldeo por inyección es el segundo mercado más grande para los homopolímeros de PP, incluidos contenedores, cierres, aplicaciones automotrices, artículos para el hogar, juguetes y muchos otros usos finales industriales y de consumo. Muchos recipientes moldeados por soplado eligen polipropileno porque tiene buena resistencia a la humedad y suficiente capacidad de preparación. Dada la nueva demanda de productos plásticos en el futuro, el homopolímero de PP seguirá creciendo. Las buenas condiciones económicas, las buenas propiedades mecánicas, el peso ligero, la fuerte capacidad colorante, el fácil procesamiento y otras características harán que el PP siga siendo la primera opción en muchos campos de aplicación en este siglo.
2. PP resistente a impactos***
El polipropileno tiene muchas propiedades útiles, pero carece de dureza inherente, especialmente por debajo de su temperatura de transición vítrea. Sin embargo, su resistencia al impacto se puede mejorar agregando modificadores de impacto. La modificación tradicional es un elastómero, normalmente caucho de etileno propileno. En general, se cree que las partículas de caucho distribuidas en una matriz de polipropileno semicristalino pueden formar muchos puntos de concentración de tensiones en la interfaz para evitar la deformación local y la propagación de fracturas. Los modificadores de impacto siempre se agregan durante el proceso de mezcla. Recientemente, la síntesis in situ de componentes elastómeros ha adquirido importancia comercial. Además, se está promoviendo una gama de nuevos modificadores de impacto para reemplazar al EPDM, a saber, poliolefinas Flexomer, elastómeros Exact y polímeros Insite. Se trata de polímeros de olefina que llenan el vacío entre el polietileno de muy baja densidad y los elastómeros tradicionales de etileno-propileno.
2.1 Química y propiedades
El homopolímero de polipropileno isotáctico se polimeriza con propileno bajo la catálisis del sistema catalítico Ziegler-Natta. El componente de caucho de etileno-propileno se sintetiza en una serie de reactores, o se compra por adelantado, y luego se mezcla con homopolímero de PP en una extrusora. El polipropileno resistente a los impactos producido se peletiza y se vende. El polímero PP*** resistente a los impactos se produce in situ y sus importantes propiedades se pueden controlar con precisión seleccionando la composición del catalizador y las condiciones del reactor adecuadas. La composición del catalizador y las condiciones del reactor determinan la cristalinidad de la resina matriz, la composición y cantidad de los componentes del caucho y la distribución general del peso molecular.
El PP de impacto es uno de los termoplásticos más ligeros, con una densidad inferior a 1 y un precio por libra inferior al PET, PBT, poliestireno de alto impacto y ABS. Desde una perspectiva de volumen específica, el costo por volumen unitario del PP resistente a impactos es menor que el de las resinas y el cloruro de polivinilo (PVC) mencionados anteriormente. Sólo el HDPE puede compararse a este respecto. El PP resistente a impactos generalmente se procesa a temperaturas moderadas de 350 a 550 °F. Los polímeros de polipropileno de impacto tienen una amplia gama de velocidades de flujo de fusión, que normalmente oscilan entre menos de 1 y aproximadamente 30. Las resinas con los índices de flujo de fusión más altos generalmente se preparan mediante materiales "visbreaking" con índices de flujo de fusión más bajos. En otras palabras, el material que sale del reactor sufre una reacción de un solo paso para reducir el peso molecular promedio, produciendo así un producto con un mayor índice de flujo de fusión. Polipropileno resistente a impactos * * * El polímero tiene una alta resistencia al agrietamiento por tensión química y ambiental. Después del tratamiento, el material puede tener una excelente resistencia al impacto Izod y propiedades de bajo impacto Gannard. La resistencia al impacto del voladizo varía desde 0,5 pies hasta más de 15 pies. libras/pulg. La resistencia al impacto de Ganard varía de 15 pulgadas a más de 300 pulgadas a menos 40 grados Fahrenheit. libra.
El componente de caucho proporciona resistencia al impacto al polipropileno pero reduce la rigidez y la temperatura de deflexión del calor del polipropileno resistente al impacto en comparación con los homopolímeros. El polímero de polipropileno* relleno resistente a los impactos puede soportar temperaturas más altas sin deformarse. El relleno suele ser fibra de vidrio. Mica, talco y carbonato cálcico. Los usuarios finales de estos polímeros deben ser conscientes de que existe un equilibrio entre diferentes resistencias de fusión, velocidades de flujo de fusión, rigidez y temperaturas de deflexión de calor para cada especificación de producto.
2.2 Usos
Los principales usos comerciales del polipropileno resistente a impactos son piezas moldeadas por inyección para automóviles, productos para el hogar y electrodomésticos. Su resistencia al impacto, baja densidad, colorabilidad y procesabilidad lo convierten en un material ideal. Los grados de resina de impacto medio con altos índices de flujo de fusión proporcionan propiedades de alto flujo, lo que es particularmente útil en el moldeo por inyección de piezas grandes, como paneles de automóviles.
Las resinas con alta resistencia al impacto y bajos índices de flujo de fusión (generalmente menos de 2) se pueden convertir en películas con excelente resistencia a la perforación. La película tiene una excelente resistencia al impacto y a la esterilización con vapor y es adecuada para su uso en bolsas desechables para desechos médicos. Las láminas extruidas se pueden termoformar en piezas grandes y gruesas, como guardabarros en la industria automotriz y revestimientos de maleteros para automóviles. El mecanismo por el cual el componente elastómero mejora la resistencia al impacto del polipropileno es que se induce un blanqueamiento por tensión cuando el material recibe un impacto. La mayoría de las aplicaciones se basan en la dispersión de componentes elastoméricos en una matriz de polipropileno. Partiendo del concepto opuesto se está desarrollando un nuevo tipo de parachoques. Como resultado, se forma una estructura compuesta molecular.
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Polipropileno Polímero de polipropileno Nombre en inglés polipropileno abreviatura PP homopolímero es un polímero polimerizado a partir de un monómero llamado homopolímero.
Las macromoléculas son aquellas sustancias con pesos moleculares especialmente grandes. Las moléculas comunes, que llamamos moléculas pequeñas, generalmente están compuestas por unos pocos o docenas de átomos y sus pesos moleculares varían de decenas a cientos. Por ejemplo, el peso molecular de las moléculas de agua es 18 y el peso molecular del dióxido de azufre es 44. Las macromoléculas son diferentes, su peso molecular es al menos superior a 10.000. Generalmente, las moléculas de los materiales poliméricos están compuestas por miles, decenas de miles o incluso cientos de miles de átomos, y sus pesos moleculares son decenas de miles, cientos de miles o incluso cientos de millones. "Alto" para un polímero significa su alto peso molecular.
Polímeros Los polímeros se dividen en polímeros naturales y polímeros sintéticos. El caucho natural, el algodón, etc. son todos polímeros naturales. Los polímeros sintéticos incluyen principalmente: fibra química, caucho sintético y resina sintética (plástico), también conocidos como los tres principales materiales sintéticos. Además, la mayoría de los recubrimientos y adhesivos también se basan principalmente en polímeros sintéticos. Los polímeros sintéticos también se llaman polímeros. Los ejemplos incluyen polipropileno y polietileno.
* * *Polímero La polimerización de dos o más monómeros o monómeros y polímeros se llama * * *polimerización, y el producto obtenido por * * *polimerización es * * *polimerización cosas. Polímeros * * * de bloque, polímeros * * * de injerto, polímeros * * * aleatorios, polímeros * * * regulares, etc.