PPC | Carbonato de propileno - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

El poli (carbonato de propileno) (PPC) es un polímero sostenible que se somete a una completa incineración sin cenizas acompañada de la formación de CO2 y H2O. El poli (carbonato de propileno) (PPC) es un poliéster alifático biodegradable que se sintetiza a partir de la copolimerización de dióxido de carbono (CO2) y óxido de propileno (PO).

La terpolimerización de PO y EO con CO2 puede llevarse a cabo utilizando glutarato de zinc como catalizador. Los productos resultantes son copolímeros ternarios, con un contenido de unidades de carbonato superior al 80%. Alrededor de $ 1.85/kg, PO es un producto de valor relativamente alto, debido a los catalizadores actuales que son muy caros. El dióxido de carbono (CO2) se considera actualmente como un contaminante ambiental masivo que provoca el efecto invernadero.  Desde el punto de vista económico y ecológico, es ventajoso utilizar el dióxido de carbono como monómero para producir material útil.

Sin embargo,  los copolímeros de óxido de propileno y dióxido de carbono, poli(carbonato de propileno)  (PPC), mostraron una cierta degradabilidad. El copolímero de óxido de etileno y dióxido de carbono, poli (carbonato de etileno) (PEC), exhibe una mejor biodegradabilidad que el copolímero de óxido de propileno y dióxido de carbono, poli (carbonato de propileno) (PPC).

En el cuerpo humano el PEC desaparece completamente después de 2 semanas, sin ningún efecto perjudicial aparente. La tasa de biodegradación de pellets hechos de las mezclas de PPC y PEC disminuye al aumentar el contenido de PPC. La temperatura de transición vítrea, y la la temperatura de descomposición de la PEC es mucho más baja que la de la PPC y muestra una propiedad similar a la del caucho.

El propilenglicol derivado del glicerol de una planta de biodiesel,  podría resultar ventajoso sobre el uso de PO en la producción de PC y PPC.

Otros dos policarbonatos que han encontrado algunos usos comerciales son el carbonato de polietileno (PEC) y el poli (carbonato de ciclohexeno).

Buenas propiedades mecánicas para aplicaciones de envasado.

Producto de degradación segura (agua y CO2).

Biocompatible

Compatible con rellenos y otros polímeros.

Propiedad térmica adecuada para el procesamiento.

Alta transparencia

Sin embargo, el PPC todavía tiene deficiencias considerables, como su baja temperatura de descomposición y baja temperatura de transición vítrea (Tg), que limitan severamente su temperatura térmica. Estabilidad y aplicación práctica como un plástico biodegradable viable. El PPC tiene un punto de fusión de -55°C (-67°F), punto de ebullición de 240°C (-464°F), punto de inflamación de 132°C y temperatura de autoignición de 455°C.

El PPC es amorfo a temperatura ambiente. La temperatura de transición vítrea es de 38°C, la temperatura de degradación térmica es de 252°C y la densidad es de 1.27 g / cm3 a 25°C, módulo de 1.9 GPa Young y resistencia a la tracción de 29 MPa. Una pequeña cantidad (1% en peso) de nano-hojas de óxido de grafeno (GO) puede reforzar considerablemente la PPC.

Buen dieléctrico en células de alta energía y condensadores, como un disolvente aprótico y plastificante para polímeros, así como en la eliminación de CO2 y H2S de gas natural y gas de craqueo de petróleo. Debido a su alta constante dieléctrica de 64, se usa frecuentemente como componente de electrolitos de alta capacidad en baterías de litio, generalmente junto con un disolvente de baja viscosidad.

Compite en cuanto a aplicaciones con otros plásticos como el polipropilene (PP) o el poliestireno (PS), PLA es bastante transparente, tiene alto brillo y baja opacidad. Las propiedades ópticas del PLA son sensible a los aditivos añadidos y a los efectos del procesamiento. Las películas y contenedores rígidos y termoformados son aplicaciones de alto volumen .

PPC es soluble en disolventes polares, p. acetona, metil etil cetona, acetato de etilo, dicloroetano, mientras que es insoluble en alcohol etílico, etilenglicoles, agua e hidrocarburos alifáticos. La inhibición de la escisión de la cadena se demostró mediante el uso de aditivos de ácido cítrico con bajo residuo después de la descomposición de la matriz polimérica.

El PPC se puede procesado es similar al de las poliolefinas (extrusión, inyección y termoformado)

No hay mucha información disponible para la síntesis de PPC a partir de propilenglicol y CO2. De hecho, el propilenglicol se utiliza en la fabricación de PO que, a su vez, se convierte en PC y PPC.

El poli(carbonato de propileno) (PPC) del óxido de propileno (PO) y el CO2 está mediado por los complejos de glutarato de cinc y de cromo.

Las propiedades y la composición del polímero se ven sustancialmente afectadas por las condiciones de copolimerización, es decir, la temperatura, la presión, el disolvente y la concentración inicial de reactivos.

PPC con un porcentaje de ligamiento de carbonato molar del 93% con un glutarato de zinc en tolueno a 80. °C y con una presión de 4.5 MPa CO2.

Los dioles de policarbonato alifático (PCD) se pueden usar como alargadores de cadena para elastómeros como los uretanos termoplásticos. Cuando se copolimerizan con isocitantes, mejoran su flexibilidad, tenacidad y fuerza adhesiva. También proporcionan una excelente estabilidad química e hidrolítica, así como resistencia térmica y a la abrasión. En general, son más caros que los dioles de poliéter y poliéster, pero tienen propiedades de envejecimiento superiores. Por lo tanto, esta clase de polioles se utiliza principalmente para elastómeros de poliuretano de alto rendimiento que operan en ambientes hostiles. Los policarbonatos alifáticos también se pueden usar como agentes endurecedores en resinas termoestables, como aglomerantes de sacrificio en composiciones cerámicas y en plásticos biodegradables como las mezclas de PPC / almidón.

El polímero es atractivo porque está hecho por el fijación de CO2, es biodegradable y biocompatibile. El PPC puede tener aplicaciones potenciales en la industria como resinas aglutinantes, sustitutos de polímeros termoplásticos (por ejemplo, polietileno y poliestireno) y polímeros hidrolíticamente y / o biológicamente degradables. Los compuestos de PPC y almidón se pueden utilizar como plásticos biodegradables. PPC también se utiliza en aplicaciones donde se requiere la difusión de oxígeno a través de la estructura.