PolipropilenoIntroducciónEs un termoplástico que reúne una serie de propiedades que es difícil encontrar en otro material como son:Su alta estabilidad térmica le permite trabajar durante mucho tiempo a una temperatura de 100°C en el aire.También es resistente al agua hirviente pudiendo esterilizarse a temperaturas de hasta 140°C sin temor a la deformación

V E N T A J A S· Ligero· Alta resistencia a la tensión y a la compresión · Excelentes propiedades dieléctricas · Resistencia a la mayoría de los ácidos y álcalis · Bajo coeficiente de absorción de humedad

APLICACIONES TÍPICAS· Tanque y depósitos para químicos· Mobiliario de laboratorio · Placas de presión para filtros · Componentes para bombas · Prótesis, etc. No es tóxico · No mancha

Estructura del PolipropilenoEstructuralmente es un polímero vinílico, similar al polietileno, sólo que uno de los carbonos de la unidad monomérica tiene unido un grupo metilo.

Estructura química del polipropileno

El polipropileno fabricado de manera industrial es un polímero lineal, cuya espina dorsal es una cadena de hidrocarburos saturados. Cada dos átomos de carbono de esta cadena principal, se encuentra ramificado un grupo metilo (CH3). Esto permite distinguir tres formas isómeras del polipropileno:

Isotáctica

Sindiotáctica

Atáctica

Estas se diferencian por la posición de los grupos metilo-CH3 con respecto a la estructura espacial de la cadena del polímero.Las formas isotácticas y sindiotácticas, dada su gran regularidad, tienden a adquirir en estado sólido una disposición espacial ordenada, semicristalina, que confiere al material unas propiedades físicas excepcionales. La forma atáctica, en cambio, no tiene ningún tipo de cristalinidad. Los procesos industriales más empleados están dirigidos hacia la fabricación de polipropileno isotáctico que es el que ha despertado mayor interés comercial.

Rango de productos El rango de productos comprende homopolímeros, copolímeros bloque y copolímeros random.

HomopolímerosLos homopolímeros son altamente isotácticos y por ende muy cristalinos. Los artículos producidos con estos materiales presentan alta rigidez, dureza y resistencia a la deformación por calor.

Copolímeros de ImpactoLos copolímeros de impacto son copolímeros en bloque de etileno-propileno que muestran una alta resistencia al impacto tanto a temperatura ambiente como a bajas temperaturas. La línea de productos ofrece una extensa gama de fluencias. El rango de resistencia al impacto se extiende desde moderada a muy alta, con materiales que poseen un alto contenido de goma y una alta resistencia al impacto a muy bajas temperaturas. En el otro extremo se encuentra el 2240P, que es un material de moderado impacto, elevada rigidez y alta resistencia a la deformación por calor.

Copolímeros Random   Los copolímeros random poseen un menor grado de cristalinidad que los homopolímeros, por lo que presentan un rango de fundido más amplio, mayor transparencia y son más resistentes al impacto a temperatura ambiente.

Obtención del PolipropilenoEl polipropileno se obtiene mediante la polimerización del propileno en presencia de catalizadores alquilmetálicos:

Síntesis del polipropileno

El propileno es el polímero comercial de más baja densidad y facilidad de moldeo. Se utiliza en una gran cantidad de láminas, fibras y filamentos. Entre sus propiedades cabe destacar su alto punto de fusión (no funde por debajo de los 160º C), una gran rigidez, alta resistencia a la rotura y a la abrasión, propiedades dieléctricas, bajo rozamiento, superficie brillante y flotación en agua. Es resistente a los ácidos, a los álcalis y a muchos disolventes orgánicos. Se recalienta cerca de los 100º C.El polipropileno se comercializa con distintos pesos moleculares según su finalidad. Además del

polipropileno existen en el mercado una gran cantidad de copolímeros del propileno. Los más importantes son los de propileno-etileno.Características generalesEl polipropileno es uno de esos polímeros versátiles que andan a nuestro alrededor. Cumple una doble tarea, como plástico y como fibra. Como plástico se utiliza para hacer cosas como envases para alimentos capaces de ser lavados en un lavaplatos. Esto es factible porque no funde por debajo de 160°C. El polietileno, un plástico más común, se recalienta a aproximadamente 100°C, lo que significa que los platos de polietileno se deformarían en el lavaplatos. Como fibra, el polipropileno se utiliza para hacer alfombras de interior y exterior, la clase que usted encuentra siempre alrededor de las piscinas y las canchas de mini-golf. Funciona bien para alfombras al aire libre porque es sencillo hacer polipropileno de colores y porque el polipropileno, a diferencia del nylon, no absorbe el agua. Estructuralmente es un polímero vinílico, similar al polietileno, sólo que uno de los carbonos de la unidad monomérica tiene unido un grupo metilo. El polipropileno se puede hacer a partir del monómero propileno, por polimerización Ziegler-Natta y por polimerización catalizada por metalocenos.

Polipropileno: Polímero vinílico Los polímeros vinílicos son polímeros obtenidos a partir de monómeros vinílicos; es decir, pequeñas moléculas conteniendo dobles enlaces carbono-carbono. Constituyen una gran familia de polímeros. Veamos cómo obtenemos un polímero vinílico a partir de un monómero vinílico, usando como ejemplo el polímero vinílico más simple, el polietileno. El polietileno se obtiene a partir del monómero etileno, llamado también eteno. Cuando polimeriza, las moléculas de etileno se unen por medio de sus dobles enlaces, formando una larga cadena de varios miles de átomos de carbono conteniendo sólo enlaces simples entre sí.

Los polímeros vinílicos más sofisticados se obtienen a partir de monómeros en los cuales uno o más de los átomos de hidrógeno del etileno han sido reemplazados por otro átomo o grupo atómico. Veamos qué podemos hacer si reemplazamos uno de esos átomos de hidrógeno. Podemos obtener un gran número de plásticos comunes.

Procesos de fabricación de polipropilenoAunque los procesos comerciales de obtención del polipropileno son variados, se les puede clasificar, dependiendo del medio de reacción y de la temperatura de operación, en tres tipos: Procesos en solución Procesos en suspensión Procesos en fase gas 

En la actualidad muchas de las nuevas unidades de producción incorporan procesos híbridos, en los que se combina un reactor que opera en suspensión con otro que opera en fase gas.Los procesos en solución, prácticamente en desuso, son aquellos en los que la polimerización tiene lugar en el seno de un disolvente hidrocarbonado a una temperatura de fusión superior a la del polímero. Entre sus ventajas han contado con la fácil transición entre grados, gracias a la pequeña dimensión de los reactores empleados.Los procesos en suspensión (slurry), están configurados para que la reacción tenga lugar en un hidrocarburo líquido, en el que el polipropileno es prácticamente insoluble, y a una temperatura inferior a la de fusión del polímero. Dentro de este tipo de procesos existen marcadas diferencias en la configuración de los reactores (de tipo bucle o autoclave) y en el tipo de diluyente utilizado, lo que afecta a las características de la operación y al rango de productos que se puede fabricar.Los procesos en fase gas están caracterizados por la ausencia de disolvente en el reactor de polimerización. Tienen la ventaja de poderse emplear con facilidad en la producción de copolímeros con un alto contenido en etileno (en otros procesos se pueden presentar problemas al agregar altas concentraciones de etileno, puesto que se hace aumentar la solubilidad del polímero en el medio de reacción).

Destilación del Propileno Unos de los métodos más utilizados para obtener el Propileno es la destilación a partir de G.L.P. (Gas Licuado de Petróleo) con una proporción mayoritaria de componentes livianos (Propano, Propileno, etc).

El proceso de destilación se compone de una serie de pasos que van eliminando los diferentes componentes no deseados hasta obtener propileno.Primero, se “dulcifica” la mezcla en la Merichem en la cual de separan componentes tales como anhídrido carbónico o mercaptanos.Luego, se separan los componentes livianos en una columna de destilación “Deetanizadora”, tales como metano, etano o nitrógeno.Después de esto llega el paso más complejo, que es el de separar el Propileno del Propano, los cuales poseen un peso específico muy similar, por lo tanto se necesita una columna de destilación “Splitter” muy larga con gran cantidad de platos y con un sistema muy complejo de reflujo de condensado.Para finalizar, se eliminan los últimos componentes residuales, como Arsina, y se obtiene el Propileno listo para polimerizar.

Nitrógeno 0,40% DeetanizadoraMonóxido de carbono 5 ppmOxígeno 20 ppmMetano 0,10%Etileno 0,14%Etano 0,85%

Propano 37,06%Propileno 58,80%

Splitter

I-Butano 0,90%N-Butano 0,15%Butileno 1,51%1-3 Butadieno 0,8%Metil-Acetileno 0,12%Propileno 0,12%Anhídrido carbónico 50ppm

Merichem

Sulfhídrico 25 ppmMercaptanos 25 ppmSulfuro carbonilo 25 ppmArsina 1 ppmAgua 50 ppm

Proceso Novolen

 El propileno, el etileno y/o alguno de los demás comonómeros utilizados se alimentan a los reactores. Se agrega hidrógeno para controlar el peso molecular en el medio de reacción. Se eligen las condiciones de polimerización (temperatura, presión y concentración de los reactivos) dependiendo del grado que se desee producir. La reacción es exotérmica, y el enfriamiento del reactor se realiza por la transferencia de calor por la descompresión (flash) de la mezcla de los gases licuados del reactor con las corrientes de alimentación. La evaporación de los líquidos en el lecho de polimerización asegura que el intercambio de calor extremadamente eficiente. El polvo de polipropileno se descarga desde el reactor y se separa en un tanque de descarga a presión atmosférica. El comonómero sin reaccionar se separa del polvo y se comprime, y finalmente se recicla o se retorna aguas arriba a la unidad de destilación para su recuperación. El polímero se pone en contacto con nitrógeno en un tanque de purga para despojarlo del propileno residual. El gas de purga se recupera, el polvo se transporta a los silos de polvo, y posteriormente por extrusión se convierte en pellets, donde se incorpora una gama completa de aditivos bien dispersados.

Proceso LIPPEs un proceso similar al Novolen. Es el adoptado por Petroken S.A. para la producción de homopolímeros.

Consiste en hacer reaccionar el propileno junto con Hidrógeno y el catalizador en un reactor. Luego de terminado este paso, se separa el polipropileno de residuos de la reacción, como monómeros, catalizador, etc., los cuales son reflujados al reactor.Luego se suceden los mismos pasos de terminación que en el proceso Novelen.

Proceso Spheripol Para describir con más detenimiento los procesos, hablaremos de uno de los más empleados en la actualidad: el proceso Spheripol. Diseñado como híbrido con dos reactores en serie, el primero para trabajar en suspensión y el segundo en fase gas, es un proceso versátil, que permite preparar diferentes tipos de productos con propiedades óptimas. El primer reactor es de tipo bucle (o loop), en el cual se hace circular catalizador y polímero a gran velocidad para que permanezcan en suspensión en el diluyente. El diluyente es en realidad el mismo propileno líquido que, dadas las condiciones de operación, facilita la evacuación del calor generado por la reacción al mismo tiempo que permite aumentar el rendimiento del sistema catalítico. En el segundo reactor de fase gas se incorpora ulteriormente el polímero producido en el reactor loop. En esta fase se preparan grados con características especiales añadiendo un comonómero además del monómero. Tras separar el polímero fabricado de las corrientes de propileno, y de desactivar el catalizador, el polvo de polipropileno obtenido se envía a la línea de acabado donde se añaden aditivos y se le da la forma de granza requerida para su distribución comercial.

En el campo de los procesos, los últimos desarrollos han ido dirigidos a la optimización con objeto de mejorar las propiedades de los polímeros, aumentar las capacidades de producción y reducir costes. La adecuación del proceso al sistema catalítico empleado es un parámetro fundamental con vistas a este objetivo.

Tabla de PropiedadesEs muy importante tener un conocimiento general de nuestro polímero, en lo que concierne a propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas, etc...En la siguiente tabla aparecen un compendio de propiedades que nos permiten hacernos una idea general de cómo va a ser el polímero con el que trabajamosA continuación vamos a mostrar una tabla con las principales propiedades del polipropileno agrupadas en función de sus características:

Propiedades Eléctricas

Constante Dieléctrica @1MHz 2,2-2,6

Factor de Disipación a 1 MHz 0,0003 - 0,0005

Resistencia Dieléctrica (kV mm-1) 30-40

Resistividad Supeficial (Ohm/sq) 1013

Resistividad de Volumen a ^C (Ohmcm) 1016-1018

Propiedades Físicas

Absorción de Agua - Equilibrio (%) 0,03

Densidad (g cm-3) 0,9

Indice Refractivo 1,49

Indice de Oxígeno Límite (%) 18

Inflamabilidad Combustible

Resistencia a los Ultra-violetas Aceptable

Propiedades Mecánicas

Alargamiento a la Rotura (%) 150-300. para bopp >50

Coeficiente de Fricción 0,1-0,3

Dureza - Rockwell R80-100

Módulo de Tracción (GPa) 0,9-1,5. para bopp 2,2-4,2

Resist. a la Abrasión ASTM D1044 13-16

Resistencia a la Tracción (MPa) 25-40. para bopp 130-300

Resistencia al Impacto Izod (J m-1) 20-100

Propiedades Térmicas

Calor Específico ( J K-1kg-1) 1700 - 1900

Coeficiente de Expansión Térmica ( x10-6 K-1) 100-180

Conductividad Térmica a 23C ( W m-1 K-1) 0,1-0,22

Temperatura Máxima de Utilización (ºC) 90-120

Temperatura Mínima de Utilización (ºC) -10 a -60

Temp. de Deflexión en Caliente - 0.45MPa (ºC) 100-105

Temp. de Deflexión en Caliente - 1.8MPa (ºC) 60-65

Resistencia Química

Acidos - concentrados Buena

Acidos - diluidos Buena

Alcalís Buena

Alcoholes Buena

Cetonas Buena

Grasas y Aceites Aceptable

Halógenos Mala

Hidrocarburos Aromáticos Aceptable

Propiedades de la película de polipropileno:

Propiedad Valor

Alargamiento a la Rotura % 50-1000

Factor de Disipación @1 MHz 0,0003

Permeabilidad al Agua @25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 16

Permeabilidad al CO2 @25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 6 @ 30C

Permeabilidad al H2 @25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 31

Permeabilidad al N2 @25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 0,4 @ 33C

Permeabilidad al O2 @25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 1,7 @ 30C

Resistencia Dieléctrica 25µm de grosor kV mm-1 200

Resistencia al Desgarro Inicial g µm-1 18-27

Temperatura de Sellado en Caliente ºC 140-205

Propiedades para tubo de polipropileno:

Propiedad Valor

Módulo de Tracción - Longitudinal GPa 2

Módulo de Tracción - Transversal GPa 1,3

Resistencia a la Tracción - Longitudinal MPa 125

Resistencia a la Tracción - Transversal MPa 40

Resistencia al Impacto Relativo 2,5

AplicacionesA partir de los procesos industriales se pueden preparar un sin fin de productos de polipropileno diferentes, cuyas propiedades varían según la longitud de las cadenas del polímero (peso molecular), de su polidispersidad, de los comonómeros eventualmente incorporados, etc. Estas características básicas definen las propiedades mecánicas del material y sus aplicaciones finales. Literalmente se habla de diferentes tipos o grados de polipropileno. Por todo esto, la gran diversidad de productos producidos con esta poliolefina le permite tener aplicaciones tan variadas como: - Autopartes - Baldes, recipientes, botellas - Muebles - Juguetes - Películas para envases de alimentos - Fibras y filamentos - Bolsas y bolsones - Fondo de alfombras - Pañales, toallas higiénicas, ropa

Envases de pared delgadaUna de las tendencias más firmes en la industria del moldeo por inyección actual es el diseño de piezas de espesores menores a los 0.8 mm, genéricamente conocidas como "de pared delgada". Trabajar en esos espesores aumenta la rentabilidad del proceso en dos direcciones perfectamente definidas. Por un lado disminuye el peso por pieza y por el otro, los tiempos de ciclo incrementando, de esta forma, la productividad. Las principales aplicaciones de polipropileno en este campo se encuentran en artículos tales como copas de postre, potes de margarina, baldes de helado, entre otros. A modo de ejemplo, en ciclos de hasta 3 segundos es posible obtener potes de margarina de 250 cm3, de sólo 10 gr de peso y 0.4 mm de espesor. Una variable muy importante es la relación entre la longitud total de flujo y el espesor de la pieza que, para el caso del polipropileno, no debe superar un valor de 330. Es decir que: una pieza de 1 mm de espesor puede tener una longitud de 330 mm. Si el espesor se disminuye a 0.8 mm, la longitud de flujo se debe disminuir en la misma proporción; si no la relación anterior se elevaría a 412 y habría severas dificultades para llenar el molde. Trabajar en espesores tan pequeños representa un desafío para el material, que debe conjugar un buen balance de propiedades mecánicas en estado sólido con buenas propiedades de flujo en estado fundido. El material, a su vez, debe asegurar una elevada rigidez y una buena resistencia al impacto. Por otro lado debe poseer una fluidez lo suficientemente elevada como para llenar un molde que le ofrece gran oposición al flujo.

Gracias a sus características en estado fundido, el polipropileno puede ser moldeado por la mayoría de los diferentes procesos de transformación de plásticos, entre los cuales pueden destacarse:

Moldeo por inyección Este proceso consiste en la fusión del material, junto con colorantes o aditivos, para luego forzarlo bajo presión dentro de un molde. Este molde es refrigerado, el material se solidifica y el artículo final es extraído. Este método es usado para hacer muchos tipos de artículos, como por ejemplo frascos, tapas, muebles plásticos, cuerpos de electrodomésticos, aparatos domésticos y piezas de automóviles. El polipropileno es apreciado por su fácil proceso y por sus excelentes propiedades finales, que incluyen baja densidad, alto brillo y rigidez, resistencia térmica y química, entre otras. 

Silla de jardín de polipropileno

ExtrusiónPor este proceso pueden ser obtenidos un sinnúmero de artículos continuos, entre los que se incluyen tubos, chapas, fibras, etc. Las chapas de polipropileno son hechas mediante el pasaje del material fundido a través de una matriz plana, y posteriormente enfriado en cilindros paralelos. Las

chapas pueden ser usadas para la producción de varios artículos a través de su corte y doblez, o termoformadas para la producción de potes, vasos, etc. Las fibras son producidas por el corte y posterior estiramiento de una chapa, que luego son utilizadas en telares para la producción de tejidos, bolsas, etc.

Tubo corrugado

Fibras de polipropilenoSon empleadas para la producción de alfombras, tapices y hilos, entre otros. Para su elaboración, el material fundido es plastificado en una extrusora y forzado a través de minúsculos orificios, formando las fibras. De modo semejante son producidos los no tejidos de polipropileno, que son ampliamente utilizados en productos higiénicos desechables, ropas protectoras, etc. Estos productos se benefician de la tenacidad y flexibilidad de los nuevos materiales.

Hilos de polipropileno

Películas de polipropilenoSon largamente empleadas en el embalaje de alimentos y otros artículos. Son fabricadas por extrusión, forzando el pasaje del material fundido a través de una matriz tubular o plana. La película producida de esta forma puede ser orientada posteriormente, obteniéndose una película más resistente (Polipropileno biorientado BOPP).

Película de polipropileno

Moldeo por soplado   Es usado para la producción de frascos, botellas, tanques de vehículos, etc. En este proceso, un

tubo de material fundido es soplado dentro de un molde y toma la forma de la cavidad. Cuando es enfriado, el molde es abierto y el artículo extraído.

Botella de polipropileno

Aplicaciones en la industria automotrizLa industria del automóvil evoluciona rápidamente. En su afán de optimización, la búsqueda de materiales que reúnan el mayor número de requerimientos específicos se ha convertido en una de las metas de las grandes empresas internacionales. Esa búsqueda ha encontrado en el polipropileno uno de los aliados fundamentales dentro de la gran familia de los materiales plásticos. En él, diseño y propiedades (arte y técnica) se combinan para volcar al mercado productos cada vez más innovadores, competitivos, y confiables. En un sector tan exigente, el polipropileno y sus compuestos han encontrado nuevos campos de aplicación aportando confort visual y al tacto en los interiores de los habitáculos, estabilidad dimensional en los compartimentos del motor, óptima perfomance frente a los agentes climáticos en la periferia, y buena aptitud para recibir tratamientos decorativos de superficie (pinturas). Tan disímiles requerimientos primarios satisfechos por un solo material, han logrado posicionar al polipropileno como el plástico más importante de la ingeniería del automóvil en la actualidad. 

Paragolpe de polipropileno

 

1.HISTORIA.

El Cloruro de vinilo en su forma de monómero, fue descubierto por Renault en el año 1838. Renault también descubrió, accidentalmente, el poli(cloruro de vinilo), por medio de la exposición directa del monómero a la luz del día. Sin embargo, no advirtió la importancia de sus descubrimientos, ni comprendió que el polvo blanco contenido en el vaso de precipitados de vidrio, era el polímero del líquido obtenido al comienzo. Baumann tuvo éxito en 1872, al polimerizar varios haluros de vinilo y fue el primero en obtener algunos de estos en la forma de producto plástico. Ostrominlensky estableció en 1912 las

condiciones para la polimerización del Cloruro de vinilo y, desarrolló técnicas convenientes en escala de laboratorio. Klatte de Grieskein descubrió en 1918 los procesos que aún se emplean en la actualidad para la producción de Cloruro de vinilo a través de la reacción en estado gaseoso, del Cloruro de hidrógeno y del Acetileno, en presencia de catalizadores.

El Cloruro de vinilo y sus polímeros han sido curiosidades de laboratorio hasta hace 40 años, cuando se inició una labor de investigación más profunda y dirigida tanto en Alemania, como en Estados Unidos y Rusia.

Senon de la B. F. Goodrich Company, y Reid de la Carbide and Chemical Carbon Company, obtuvieron patentes para la producción de PVC que pueden ser considerados como los puntos de partida para la producción industrial de este material.

El desarrollo de un PVC de Alto Impacto constituye uno de los descubrimientos de mayor importancia en la segunda mitad del siglo XX, en relación con este material.

2.FÓRMULA   QUÍMICA.

CH 2 = CHCL

3.APLICACIONES.

-Películas para envasado de productos medicinales. Envases para plasma, suero y sangre

-Filmes y láminas para el envasado de productos electrónicos que requieren condiciones de protección específicas.

-Filmes y láminas para el envasado de diversos productos como pilas, lámparas eléctricas, cámaras fotográficas, etc.

-Bandejas y tapas termoformadas, para el envasado de alimentos

-Industria de la cosmética: botellas, frascos, cremas, jabones, etc.

4.RIESGOS   MEDIOAMBIENTALES Y PARA LA SALUD.

El plástico clorado, PVC, policloruro de vinilo o simplemente vinilo. El plástico con el que se fabrican desde tuberías hasta botellas de agua mineral, añadiéndole los aditivos (la mayoría tóxicos) adecuados.

El producto de una industria que vierte millones de toneladas de dioxinas todos los años al aire y al agua, que transporta sustancias cancerígenas y explosivas. Un material que emite en caso de incendio gases corrosivos, que puede liberar sus aditivos a los alimentos que contiene (en el caso de los envases de alimentación), que no puede ser reciclado eficientemente como el papel, el cartón, el vidrio o el metal...

5.PROPIEDADES   FÍSICAS.

-ELÉCTRICAS:

Tiene gran poder de aislamiento eléctrico. Para medirlo se usa el método de resistividad volumétrica, el que también permite controlarla. Por ejemplo, tenemos que la resina 102 EP tiene una resistividad volumétrica de 2.0 ohms cm x 1012, a 95°C, mientras que el compuesto Geón 11015 la tiene de 0.6 ohms-cm x 1012 a 95°C.

-MECÁNICAS:

Resina de Pasta

Como resultado de la formulación de resina de pasta se obtiene el plastisol. Las principales propiedades del plastisol son la viscosidad, la dilatancia y el esfuerzo mínimo de deformación. La viscosidad, en las resinas de pasta es una característica básica, pues mediante la apropiada viscosidad se controlan los espesores y velocidades de aplicación y las características del producto terminado. Las características de flujo observadas se consideran como no-newtonianos; es decir, que la relación entre el esfuerzo cortante contra la velocidad de corte no es igual para todas las velocidades. Así, tenemos que la velocidad del recubrimiento (cms/seg) contra el espesor del recubrimiento (cms) nos da la relación de corte.

El esfuerzo mínimo de deformación (valor yield) es la fuerza inicial mínima para comenzar el movimiento de un plastisol debe controlarse para cada tipo de formulación, para que no gotee y no traspase la tela.Dilatancia es una viscosidad aparente que aumenta al aumentar la fuerza cortante; a menor cantidad de plastificante, mayor dilatación. A altas velocidades de corte, se usa el reómetro Severs, que da valores en gr de plastisol por 100 seg.

Resina de suspensión

Como resultados de la formulación de resinas de suspensión, se obtienen compuestos en forma de polvo seco, cuando se procesan gradualmente se transforman en un líquido viscoso de características no-newtonianas,

-TÉRMICAS:

Coeficiente de dilatación lineal(-30ºC/+50ºC)

Dilatómetro 80x10-6 K-1

Coeficiente medio dilatación por calor (-30ºC/+50ºC)

Dilatómetro 24x10-5K-1

Conductibilidad térmica a 20ºC DIN 52.613 0,18W/KmCalor específico a 20ºC - 0,753 KJ/KgK

Comportamiento al fuego DIN 4.102 B1

También es importante considerar que al aplicar calor a una dispersión de PVC en plastificante (plastisol), la viscosidad se eleva gradualmente y el material se transforma en sólido. Existe una temperatura óptima de fusión (175°C) a la cual se logran las propiedades óptimas de elongación y tensión.

 La resina de suspensión tiene una temperatura óptima de fusión a la cual el líquido obtiene sus propiedades de flujo más adecuadas para realizar la operación de transformación (160°C-180°C).

-COMBUSTIBILIDAD:

Temperatura reblandecimiento VICAT (5Kp/aceite)

DIN 53.460/B 82,5ºC

-PLASTICIDAD

Si se le añaden plastificantes, como el DOP, el DIDP y el DINP  generalmente y para aplicaciones especiales el DIP, BBP, TOTM, DOA, etc. Adquiere propiedades elastoméricas.

-RECONOCIMIENTO:

-Leve (1,4 g/cm3), lo que facilita su porte y aplicación; - Resistente a la acción de hongos, bacterias, insectos y roedores; - Resistente a la mayoría de los reactivos químicos; -Buen aislante térmico, eléctrico y acústico; -Sólido y resistente a impactos y choques; -Impermeable a gases y líquidos; -Resistente a la intemperie (sol, lluvia, viento y aire marino); -Durable; su vida útil en construcciones es de más de 50 años; -No propaga llamas: é auto-extinguible; -Versátil y ambientalmente correcto; -Reciclable y reciclado; -Fabricado con bajo consumo de energía.

Polietileno (PE)

Introducción

El polietileno o polieteno (abreviado PE) es el plástico más común. La producción anual es de aproximadamente 80 millones de toneladas métricas. Su uso principal es el de embalajes (bolsas de plástico, láminas y películas de plástico, geomembranas, contenedores incluyendo botellas, etc.) Muchos tipos de polietileno son conocidos, pero casi siempre presenta la fórmula química (C2H4)nH2. El PE es generalmente una mezcla de compuestos orgánicos similares que difieren en el valor de n. 

Estructura química y síntesis Una molécula del polietileno no es nada más que una cadena larga de átomos de carbono, con dos átomos de hidrógeno unidos a cada átomo de carbono.

A menudo, con el fin de abreviar la escritura se representa de la siguiente forma:

A veces algunos de los carbonos, en lugar de tener hidrógenos unidos a ellos, tienen asociadas largas cadenas de polietileno. Esto se llama polietileno ramificado, o de baja densidad, o LDPE. Cuando no hay ramificación, se llama polietileno lineal, o HDPE. El polietileno lineal es mucho más fuerte que el polietileno ramificado, pero el polietileno ramificado es más barato y más fácil de fabricar.

El polietileno se obtiene a partir del monómero etileno (nombre IUPAC: eteno). Tiene la fórmula C2H4, que consiste en un par de grupos metilenos (CH2) conectadas por un enlace doble.

Debido a que los catalizadores son altamente reactivos, el etileno debe ser de gran pureza. Las especificaciones típicas son <5 ppm de agua, oxígeno, así como otros alquenos. Contaminantes aceptables incluyen N2, etano (precursor común para etileno), y el metano. El etileno se produce generalmente a partir de fuentes petroquímicas, pero también puede ser generada por la deshidratación de etanol. 

El etileno es una molécula bastante estable que se polimeriza en contacto sólo con loscatalizadores. La conversión es altamente exotérmica (el proceso libera una gran cantidad de calor). Para la polimerización del eteno se utilizan cloruros u óxidos metálicos. Los catalizadores más comunes constan de cloruro de titanio (III), llamado catalizadores Ziegler-Natta. Otro catalizador común es el catalizador de Phillips, preparado mediante el depósito de óxido de cromo (VI) sobre sílica. El polietileno puede ser producido mediante polimerización por radicales, pero esta ruta es sólo de utilidad limitada y generalmente requiere un equipo de alta presión.

Estructura 3D de molécula de polietileno

Historia El polietileno fue sintetizado por primera vez por el químico alemán Hans von Pechmann que lo preparó por accidente en 1898 mientras calentaba diazometano. Cuando sus colegas Eugen Bamberger y Friedrich Tschirner caracterizaron la sustancia blanca cerosa que él había creado reconocieron que contiene largas cadenas de metilenos (-CH2-) y lo calificaron como polimetileno. La primera síntesis de polietileno industrialmente práctica fue descubierta (de nuevo por accidente) en 1933 por Eric Fawcett y Reginald Gibson en ICI (Imperial Chemical Industries) en Northwich, Inglaterra. Al aplicar una presión extremadamente alta (varias cientos de atmósferas) a una mezcla de etileno y benzaldehído se produjo un nuevo material blanco ceroso. Debido a que la reacción había sido iniciada por contaminación por trazas de oxígeno en sus aparatos, el experimento fue, al principio, difícil de reproducir. No fue sino hasta 1935 que otro químico del ICI, Michael Perrin, transformó este accidente en una síntesis a alta presión para el polietileno reproducible, que se

convirtió en la base para el comienzo de la producción industrial de polietileno de baja densidad en 1939. Debido a que el polietileno se encontró que tienen muy baja pérdida de propiedades en las ondas de radio de muy alta frecuencia, la distribución comercial en Gran Bretaña fue suspendida al estallar la Segunda Guerra Mundial; fue tratado como un secreto y el nuevo proceso se utilizó para producir el aislamiento de cables coaxiales de UHF y SHF de equipos de radar. Durante la Segunda Guerra Mundial, se llevó a cabo más investigaciones sobre el proceso del ICI y en 1944 la Bakelite Corporation en Sabine, Texas, y Du Pont en Charleston, Virginia Occidental, comenzó la producción comercial a gran escala bajo la licencia de ICI. 

El punto de referencia de avance en la producción comercial de polietileno comenzó con el desarrollo de catalizadores que promueven la polimerización a temperaturas y presiones moderadas. El primero de ellos era un catalizador basado en trióxido de cromo, descubierto en 1951 por Robert Banks y J. Paul Hogan de Phillips Petroleum. En 1953, el químico alemán Karl Ziegler desarrolló un sistema catalítico basado en haluros de titanio y compuestos de órgano-aluminio que trabajaban en condiciones aún más leves que el catalizador de Phillips. El catalizador Phillips es menos costoso y más fácil de trabajar, sin embargo, ambos métodos son muy usados industrialmente. Al final de la década de 1950 tanto los catalizadores del tipo Phillips y Ziegler estaban siendo utilizados para la producción de polietileno de alta densidad. En el 1970, el sistema de Ziegler fue mejorada por la incorporación de cloruro de magnesio. En 1976, se recurrió a sistemas catalíticos basados en catalizadores solubles, los metalocenos, desarrollados por Walter Kaminsky y Hansjörg Sinn. La familia de catalizadores, basados en metaloceno y Ziegler, ha demostrado ser muy flexible en la copolimerización de etileno con otras olefinas y se han convertido en la base de la amplia gama de resinas de polietilenos disponibles en la actualidad, incluyendo polietileno de muy baja densidad y polietileno lineal de baja densidad. Tales resinas, en forma de fibras como Dyneema, a partir de 2005, han comenzado a sustituir a las aramidas en muchas aplicaciones de alta resistencia. 

Propiedades Propiedades físicas El polietileno es un polímero termoplástico que consiste en largas cadenas de hidrocarburos. Dependiendo de la cristalinidad y el peso molecular, un punto de fusión y de transición vítrea puede o no ser observables. La temperatura a la que esto ocurre varía fuertemente con el tipo de polietileno. Para calidades comerciales comunes de polietileno de media y alta densidad, el punto de fusión está típicamente en el rango de 120 a 130°C (248 a 266°F). El punto de fusión promedio polietileno de baja densidad comercial es típicamente 105 a 115°C (221 a 239°F). 

Propiedades químicas La mayoría de los grados de polietilenos de baja, media y alta densidad tienen una excelente resistencia química, lo que significa que no es atacado por ácidos fuertes o bases fuertes. También es resistente a los oxidantes suaves y agentes reductores. El polietileno se quema lentamente con una llama azul que tiene una punta de color amarillo y desprende un olor a parafina. El material continúa ardiendo con la eliminación de la fuente de llama y produce un goteo. el polietileno (aparte del polietileno reticulado) generalmente se pueden disolver a temperaturas elevadas en hidrocarburos aromáticos tales como tolueno o xileno, o en disolventes clorados tales como tricloroetano o triclorobenceno. 

Clasificación El polietileno se clasifica en varias categorías basadas sobre todo en su densidad y ramificación.

Sus propiedades mecánicas dependen en gran medida de variables tales como la extensión y el tipo de ramificación, la estructura cristalina y el peso molecular. Con respecto a los volúmenes vendidos, los grados de polietileno más importantes son el HDPE, LLDPE y LDPE. 

A continuación se nombran los polietilenos más conocidos con sus acrónimos en inglés: - Polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) - Polietileno de ultra bajo peso molecular (ULMWPE o PE-WAX) - Polietileno de alto peso molecular (HMWPE) - Polietileno de alta densidad (HDPE) - Polietileno de alta densidad reticulado (HDXLPE) - Polietileno reticulado (PEX o XLPE) - Polietileno de media densidad (MDPE) - Polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) - Polietileno de baja densidad (LDPE) - Polietileno de muy baja densidad (VLDPE) - Polietileno clorado (CPE)

Descripción de los principales tipos de polietileno Polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) 

El UHMWPE es un polietileno con un peso molecular por lo general entre 3,1 y 5,67 millones. El peso molecular alto hace que sea un material muy duro, pero resulta en un empaquetado menos eficiente de las cadenas en la estructura cristalina como se evidencia por las densidades menores que el polietileno de alta densidad (por ejemplo, 0,930-0,935 g/cm3). El UHMWPE se puede hacer a través de cualquier tecnología de catalizadores, aunque los catalizadores Ziegler son los más comunes. Debido a su extraordinaria tenacidad, bajo desgaste y excelente resistencia química, el UHMWPE se utiliza en una amplia gama de aplicaciones. Estas incluyen piezas de manipulación de máquinas, piezas móviles de las máquinas de tejer, rodamientos, engranajes, articulaciones artificiales y tablas de cortar de carnicería. Compite con las aramidas de chalecos antibalas, bajo los nombres comerciales Spectra y Dyneema, y se utiliza comúnmente para la construcción de partes articulares de los implantes utilizados para la cadera y prótesis de rodilla. Grandes láminas de éste se pueden utilizar en lugar de hielo para pistas de patinaje.

Polietileno de alta densidad (HDPE) 

El HDPE está definido por una densidad mayor o igual a 0,941 g/cm3. El HDPE tiene un bajo grado de ramificación y por lo tanto fuertes fuerzas intermoleculares y resistencia a la tracción. El HDPE puede ser producido por catalizadores cromo/sílica, catalizadores de Ziegler-Natta o catalizadores de metaloceno. La falta de ramificación se asegura por una elección apropiada de catalizador (por ejemplo, catalizadores de cromo o catalizadores de Ziegler-Natta) y condiciones de reacción. El polietileno de alta densidad se utiliza en productos y envases, tales como jarras de leche, botellas de detergente, envases de margarina, contenedores de basura y tuberías de agua. Un tercio de todos los juguetes están fabricados en polietileno de alta densidad. En 2007, el consumo de polietileno de alta densidad global alcanzó un volumen de más de 30 millones de toneladas.

Polietileno reticulado (PEX o XLPE) El PEX es un polietileno de media a alta densidad que contiene enlaces entrecruzados introducidos en la estructura del polímero, cambiando el termoplástico en un termoestable. Las propiedades a alta temperatura del polímero se mejoran, su flujo se reduce y su resistencia química es mayor. El PEX se utiliza en algunos sistemas de tuberías de agua potable ya que los tubos hechos del material puede ser dilatado para ajustarse sobre una junta o nipple de metal y poco a poco volverá a su forma original, formando una conexión permanente con estanqueidad al agua. El PEX también es utilizado para bidones y tanques de combustibles.

Polietileno de media densidad (MDPE) 

El MDPE está definido por un intervalo de densidad de 0,926-0,940 g/cm3. El MDPE puede ser producido por los catalizadores de cromo/sílica, catalizadores de Ziegler-Natta o catalizadores de metaloceno. El MDPE tiene buenas propiedades de resistencia al choque y la caída. También es menos sensible a la muesca que el LDPE y la resistencia al agrietamiento por tensión es mejor que el HDPE. El MDPE se suele utilizar en tuberías y accesorios de gas, sacos, film retráctil, película de embalaje, bolsas de plástico y los cierres de los tornillos.

Polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) 

El LLDPE se define por un intervalo de densidad de 0,915-0,925 g/cm3. El polietileno lineal se produce normalmente con pesos moleculares en el rango de 200.000 a 500.000, pero puede ser mayor aún. El LLDPE es un polímero sustancialmente lineal con un número significativo de ramas cortas, comúnmente realizados por copolimerización de etileno con alfa-olefinas de cadena corta (por ejemplo, 1-buteno, 1-hexeno y 1-octeno). El LLDPE tiene mayor resistencia a la tracción que el LDPE, exhibe mayor resistencia al impacto y a la perforación que el LDPE. Se pueden soplar menores de espesor (calibre) de films, en comparación con el polietileno de baja densidad, con una mejor resistencia al agrietamiento (ESCR), pero no es tan fácil de procesar. El LLDPE se utiliza en envases, en particular en films para las bolsas y láminas. Un menor espesor puede ser utilizado en comparación con el LDPE. Otros usos pueden ser: recubrimiento de cables, juguetes, tapas, cubetas, recipientes y tuberías. Mientras que otras aplicaciones están disponibles, el LLDPE se utiliza principalmente en aplicaciones de film, debido a su dureza, flexibilidad y transparencia relativa. Ejemplos de estos productos van desde películas agrícolas, Saran Wrap y bubble wrap hasta films de múltiples capas y de material compuesto. En 2009 el mercado de LLDPE mundial alcanzó un volumen de casi 24 mil millones dólares EE.UU. (€ 17 mil millones).

Polietileno de baja densidad (LDPE) 

El LDPE se define por un intervalo de densidad de 0,910-0,940 g/cm3. El LDPE tiene un alto grado de ramificaciones en la cadena polimérica, lo que significa que las cadenas no se empaquetan muy bien en la estructura cristalina. Por lo tanto, las fuerzas de atracción intermoleculares son menos fuertes. Esto se traduce en una menor resistencia a la tracción y el aumento de ductilidad. El LDPE se crea por polimerización por radicales libres. El alto grado de ramificación con cadenas largas da al LDPE propiedades de flujo en fundido únicas y deseables. El LDPE se utiliza tanto para

aplicaciones de envases rígidos y de películas de plástico tales como bolsas de plástico y películas para envolturas. En 2009, el mercado mundial de polietileno de baja densidad tuvo un volumen de alrededor de u$s 22,2 mil millones (€ 15,9 mil millones).

Polietileno de muy baja densidad (VLDPE) 

El VLDPE está definido por un intervalo de densidad de 0,880-0,915 g/cm3. El VLDPE es un polímero sustancialmente lineal con altos niveles de cadena corta ramificada, comúnmente realizados por copolimerización de etileno con alfa-olefinas de cadena corta (por ejemplo, 1-buteno, 1-hexeno y 1-octeno). El VLDPE es comúnmente producido utilizando catalizadores de metaloceno, debido a la mayor incorporación de comonómeros exhibida por estos catalizadores. El VLDPE se utiliza para las mangueras y tubería, bolsas para hielo y alimentos congelados, envasado de alimentos y film estirable (stretch wrap), y también como modificadores de impacto cuando se mezclan con otros polímeros. Actividad de investigación recientemente se ha centrado en la naturaleza y distribución de las ramificaciones de cadena larga en el polietileno. En polietileno de alta densidad un número relativamente pequeño de estas ramas, tal vez 1 en 100 o en 1000 ramificación por cadena carbonada, puede afectar significativamente las propiedades reológicas del polímero.

Copolímeros Además de copolimerización con alfa-olefinas, el etileno también puede ser copolimerizado con una amplia gama de otros monómeros y composiciones iónicas que crean radicales libres ionizados. Ejemplos comunes incluyen acetato de vinilo (el producto resultante es el copolímero etilvinilacetato o EVA, ampliamente utilizado en las espumas de suelas de calzado atlético) y una variedad de acrilatos. Las aplicaciones del copolímero con acrílico incluyen embalajes y artículos deportivos, y superplastificantes que se utilizan para la producción de cemento.

Polietileno clorado (CPE) El CPE es un tipo de polietileno de fórmula molecular -(CH2-CHCl-CH2-CH2)n-. Es producido a partir de HDPE que es clorado en una configuración al azar (random) en una suspensión acuosa. Las propiedades del polímero varían dependiendo del contenido de cloruro, peso molecular y cristalinidad. El contenido de cloro generalmente varía entre 25-42%. Posee buenas características para impermeabilización, presenta resistencia a los alcoholes, la alcalinidad, los ácidos, el aceite, al envejecimiento, las inclemencias atmosféricas, los rayos ultravioletas, la oxidación, los gases, el vapor y es resistente al fuego. Es utilizado principalmente para recubrimiento de cables y mangueras hidráulicas. Además es utilizado para juntas, revestimientos impermeables, tejados y laminas.

Polietileno de ultra bajo peso molecular (ULMWPE) 

El ULMWPE es un polietileno con un peso molecular entre 2500 y 3500. El bajo peso molecular hace que sea un material blando ceroso. Su densidad esta entre 0.93-0.95g/cm3 y su punto de ablandamiento se sitúa entre 95-100°C. Es utilizado como aditivo lubricante del PVC (en la

fabricación de tubos) y también en el caucho, dispersante en tintas y pinturas y otros compuestos plásticos (WPC: composite de plástico-madera), pegamento de fusión en caliente (hot-melt) y en la fabricación de concentrados de color (masterbatch).

Aplicaciones generales de los polietilenos El polietileno se ubica dentro de los productos de consumo masivo. Es ampliamente utilizado en la industria del envasado de alimentos en forma de film, bolsas, botellas, vasos, potes, etc. El polietileno, particularmente el polietileno de alta densidad, a menudo se utiliza en sistemas de tuberías de presión debido a su inercia, fuerza y la facilidad de montaje. Como se ha descripto, el polietileno puede ser formulado para cubrir un gran número de requerimientos de los productos con él fabricados, admitiendo ser procesado por todos los métodos de conformación de termoplásticos conocidos (inyección, extrusión, soplado, rotomoldeo, termoformado, etc.). En el caso del UHMWPE, debido a su elevada dureza y difícil procesabilidad, suele ser extruido en planchas y barras, conformándose a su forma final mediante algún proceso de mecanizado como el torneado y el fresado. A continuación se ejemplifican algunos productos fabricados con los distintos tipos de polietilenos:

Envases de HDPE

Film de LLDPE (strecht)

Articulación de cadera de UHMWPE

Bolsa de LDPE

Esmalte para pisos con ULMWPE

Overol de CPE

Caños de PEX

Polietileno espumado En su forma de espuma, el polietileno se utiliza en la amortiguación de vibraciones, de envasado y el aislamiento, como un componente barrera o de flotabilidad, o como material para la amortiguación. La espuma de polietileno se ve con mayor frecuencia como un material de envasado. La espuma de polietileno es flotante, por lo que es popular para usos náuticos. Muchos tipos de espuma de polietileno están aprobados para uso en la industria alimentaria. Se encuentra en muchos tipos de envases, la espuma de polietileno se utiliza para el embalaje de muebles, componentes informáticos, electrónicos, bolas de boliche, productos de metal y otros a fin de evitar raspaduras por golpes originados en el transporte.

CLORURO DE POLIVINILO (PVC) Es una combinación química de carburo, hidrógeno y cloro. Sus componentes provienen de la sal (57%) y del petróleo (43%). Este plástico, que es ampliamente resistente a ácidos, aceite y agua, se utiliza frecuentemente hoy en día en la industria de la construcción para fabricar marcos de ventanas, tubos, cables, revestimientos de suelos y sistemas de techos. Es impermeable, y tiene un amplio rango de dureza. La resina que resulta de esta polimerización es la más versátil de la familia de los plásticos, además de ser termoplástica (bajo la acción del calor se reblandece y puede

moldearse fácilmente, al enfriarse recupera la consistencia inicial y conserva la nueva forma), se pueden obtener productos rígidos y flexibles. Existen dos tipos de cloruro de polivinilo, el flexible y el rígido. Ambos tienen alta resistencia a la abrasión y a los productos químicos. Para hacer tuberías, suelas de zapatos, guantes, trajes impermeables, mangueras, etc.Carasterísticas: -Tiene una elevada resistencia a la abrasión, junto con una baja densidad. Buena resistencia mecánica y al impacto, lo que lo hace común e ideal para la edificación y construcción.-Al utilizar aditivos tales como estabilizantes, plastificantes entre otros, el pvc puede transformarse en un material rígido o flexible.-Es estable e inerte, por lo que se emplea extensivamente donde la higiene es una prioridad.-Es un material altamente resistente.  Los productos de pvc pueden durar hasta más de sesenta años, como se comprueba en aplicaciones tales como tuberías para conducción de agua potable y sanitarios.-Debido a las moléculas de cloro que forman parte del polímero pvc, no se quema con facilidad ni arde por si solo y cesa de arder una vez que la fuente de calor se ha retirado.-Se emplea eficazmente para aislar y proteger cables eléctricos en el hogar, oficinas y en las industrias, debido a que es un buen aislante eléctrico.-Se vuelve flexible y moldeable sin necesidad de someterlo a altas temperatura, y mantiene la forma dada y propiedades una vez enfriado a temperatura ambiente, lo cual facilita su modificación.-Alto valor energético. Cuando se recupera la energía en los sistemas modernos de combustión de residuos, donde las emisiones se controlan cuidadosamente.-Rentable. Bajo coste de instalación.