Tereftalato de politrimetileno

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Tereftalato de politrimetileno PTT

El poli (tereftalato de trimetileno) (PTT) es un polímero cristalino que se utiliza para fibras, películas y plásticos de ingeniería. El polímero tiene una excelente recuperación elástica a la tracción, buena resistencia química, una temperatura de fusión relativamente baja y una velocidad de cristalización rápida. Combina algunas de las ventajas del poli (tereftalato de etileno) (PET) y el poli (tereftalato de butileno) (PBT). Son desventajosas la baja temperatura de distorsión por calor, la baja viscosidad de fusión, las malas propiedades ópticas y las bajas temperaturas de fragilidad pronunciada. PTT compite efectivamente contra PBT y PET, dos poliésteres que han tenido mucho más éxito que PTT. El tereftalato de politrimetileno (PTT) es un poliéster sintetizado y patentado en 1941. Se produce mediante polimerización por condensación y transesterificación, las dos unidades de monómero utilizadas en la producción de este polímero son: 1,3-propanodiol y ácido tereftálico o tereftalato de dimetilo. El valor de PTT como polímero comercial ha mejorado debido a métodos más económicos y eficientes para producir 1,3-propanodiol en la década de 1980 a través de acroleína y a través de la hidroformilación de óxido de etileno o a través del 1,3-propanodiol obtenido por fermentación. El poli (tereftalato de trimetileno) (PTT) también se conoce como poli (tereftalato de propileno) (PPT). La nomenclatura de PPT no distingue el 1,3-propanodiol lineal. La abreviatura PTT es más popular y más utilizada que PPT. También se conoce como 3GT. El PTT se prepara a partir de DMT (o) PTA y 1,3-propanodiol (PDO). El PTT se puede procesar mediante extrusión, moldeo por inyección, moldeo por soplado e hilado en fusión y el polímero fundido tiene una buena resistencia a la fusión. PTT nunca había ido más allá del interés académico hasta hace poco, porque la DOP era muy cara al principio, se vendía a unos 20 dólares por kg. La PDO fue de acroleína por hidratación selectiva a presión a 50ºC usando catalizador ácido seguido de hidrogenación usando níquel Raney como catalizador. Más tarde, Shell inventó una ruta atractiva y menos costosa en la que el óxido de etileno se hidroformula en 3-hidroxipropanol utilizando gas de síntesis (una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno) y cobalto como catalizador. Luego, la solución acuosa de 3-hidroxipropanol se concentró y se hidrogenó para producir PDO. Recientemente, se ha anunciado que en 2007 se comercializará la DOP basada en la ruta bioquímica que utiliza almidón de maíz como materia prima.

Propiedades PTT

La excelente propiedad de recuperación de estrés de PTT es similar a la del nailon y esto hace que PTT sea un excelente candidato para aplicaciones textiles. En comparación con otros poliésteres, el PTT tiene una muy buena propiedad de recuperación elástica a la tracción, que desciende en el siguiente orden: PTT> PBT> PET. El PTT no es fácilmente soluble en disolventes, que se utilizan comúnmente para el PET amorfo, debido a su naturaleza de cristalización rápida. Sin embargo, PTT a temperatura ambiente. Con cuidado, cuando se calienta a 110°C, el PTT se disuelve en la producción de gránulos es 0,92 dL / gy el peso molecular correspondiente es 48700 y la polidispersidad es 2. El PTT es hilado por extrusión. Al igual que el PET, el PTT es sensible a la degradación por hidrólisis y debe secarse antes del procesamiento. A diferencia del PET, no es necesario cristalizar los chips de PTT antes de secarlos. A y a una velocidad de cizallamiento de 200 por segundo. la transesterificación de PDO y DMT en la masa fundida a 180–200˚C utilizando un límite de exposición al zinc durante 15 min es de 0,3 ppm. filamentos continuos (BCF), hilo parcialmente orientado (POY), hilo de estirado por hilado (SDY) y fibra cortada. Debido a su baja Tg, las fibras y tejidos de PTT son una mezcla 60:40 de fenol / teracloroetano. El IV de la fibra PTT de grado de fibra típico tiene una resistencia en estado fundido de aproximadamente 200 Pa-seg a 260°C y es fácilmente soluble en disolventes más fuertes como hexafluoroisopropanol (HFIPA) (o) en una mezcla 1: 1 de ácido trifluoroacético y diclorometano.

Nombre común - poli (tereftalato de trimetileno)
Nombre CAS - poli (oxi-1,3-propanodiiloxicarbonil-1,4-fenilencarbonilo)
Acrónimo - PTT
Número CAS - 26546-03-2; 26590-75-0; 36619-23-5; 9022-20-2

Propriedades PTT

Baja absorción de agua
Buen cabado superficial
Fuerte
Afectado por agua caliente ( >70°C)
Baja resistencia al impacto
Cristalinidad % 15-45

Propiedades Físico-Mecánicas

Es un poliéstere aromático termoplástico, semi-cristalino, tiene propiedades mecánicas y termofísicas similares al tereftalato de polietileno (PET), mientras que sus propiedades de moldeo son comparables al tereftalato de polibutileno (PBT). En comparación con PBT, los compuestos de PTT muestran mejor resistencia a la tracción, resistencia a la flexión y rigidez, buena estabilidad dimensional y excelente flujo y acabado superficial. PTT también ofrece resistencia inherente a las manchas, es continuamente imprimible y teñible sin productos químicos especiales en una gama de colores completa. PTT combina las mejores propiedades de nylon y poliéster. PTT tendrá un poco más de estiramiento y recuperación de potencia que PBT y más de PA 6.6, PA 6 y PET. El PTT puede tener una contracción más uniforme y una mejor estabilidad dimensional en algunas aplicaciones que los materiales semicristalinos de la competencia (en particular PBT).

Resistencia química

La resistencia química de los termoplásticos depende de varios parámetros, incluidos la temperatura, el tiempo, la tensión residual del molde y la tensión externa a la que se somete la pieza en determinadas condiciones de uso. Generalmente, las piezas moldeadas con polímeros semicristalinos serán más resistentes químicamente que los polímeros amorfos. El carácter semicristalino y la estructura química de PTT aseguran una buena resistencia a muchas sustancias químicas. Los termoplásticos PTT se caracterizan por su excelente resistencia a disolventes orgánicos como hidrocarburos alifáticos, alcoholes, aceites, éter, detergentes e hidrocarburos clorados a temperatura ambiente. El material también es resistente al ácido débil, base débil, agua y la mayoría de las soluciones salinas acuosas. Sin embargo, PTT no es resistente a ácidos y bases fuertes, fenoles o ácidos oxidantes fuertes. Sin embargo, PTT es resistente a un fluido automotriz típico como petróleo, grasas, aceites de motor y transformador, o líquido de frenos, incluso a altas temperaturas. El diseño del producto, los métodos y equipos de procesamiento, y otros parámetros pueden afectar la resistencia química real de una pieza moldeada. La verdadera resistencia química de aplicaciones específicas debe probarse en cada condición de uso específica antes de la producción comercial.

Resistencia a la hidrólisis

Bajo algunas condiciones, la interacción de PTT con agua puede causar degradación hidrolítica y dar pérdida de peso molecular. Con la pérdida de peso molecular, los termoplásticos PTT perderán propiedades y se volverán frágiles. La combinación de altas temperaturas y alto contenido de humedad afecta en gran medida las propiedades de PTT. La degradación hidrolítica también puede acelerarse por condiciones ácidas o básicas. Durante el procesamiento en estado fundido a alta temperatura, la humedad reaccionará muy rápidamente con la cadena de poliéster, disminuyendo así el peso molecular del PTT. Por encima del punto de fusión del PTT, la reacción de hidrólisis se desarrolla muy rápidamente, incluso en unos pocos segundos. Si el PTT sin secar con suficiente contenido de humedad se expone a las condiciones de procesamiento de la masa fundida, el peso molecular o la viscosidad disminuirán y las propiedades se perderán en algún grado. La exposición a largo plazo de las partes sólidas moldeadas de PBT al agua caliente dará cierto grado de descomposición hidrolítica.

Polimerización

Producción de polímeros

Similar a la producción de PET, el PTT se puede producir mediante una reacción de policondensación a través de la ruta DMT (o) PTA. Los microfilamentos pueden producir PTT, son transpirables y repelentes al agua con una capa suave y el peso es de 206. Futura Polyesters Ltd es la primera empresa fuera de los EE. UU. En determinar si el resto de glicol se deriva de la resina PTT de producción de 1,2-propanodiol ramificado. En el 1941 se sintetizó por transesterificación el PDO y DMT en la masa fundida a 180-200˚C utilizando zinc catalizador de acetato deshidratado. Una vez completada la precondensación, la temperatura se elevó a 265°C y la masa fundida se polimerizó al vacío de <0,3 mm de Hg utilizando un catalizador de butóxido de titanio. Debido a la menor reactividad de la PDO, un catalizador más activo como ya que se necesita titanio o estaño para PTT. Se producen reacciones secundarias no deseadas, tanto durante las reacciones de precondensación como de policondensación, que conducen a la formación de subproductos de acroleína, alcohol alílico, dipropil glicol y dímero cíclico. Entre estos, la acroleína es un lacrimógeno muy fuerte, que puede irritar los pulmones y las vías respiratorias y afectar la respiración. Las pautas de higiene industrial de la Agencia de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. establecieron el límite de exposición ponderado en el tiempo de un croleína durante un período de 8 h como 0,1 ppm, mientras que el PTT a corto plazo debe secarse a un nivel de humedad de <30 ppm, en un secador de aire caliente de circuito cerrado que tenga un punto de rocío preferiblemente inferior a -40°C a 130°C durante cuatro horas. De lo contrario, se producirá una degradación hidrolítica durante el procesamiento de la masa fundida. El polímero seco se puede extruir a 250–270°C en masa dispersa teñida a ebullición atmosférica sin la necesidad de un portador. El PTT teñido a ebullición atmosférica tiene muy buena solidez del color frente a la luz, el ozono y el NOx, similar al PET. El polímero PTT se produce comercialmente por reacción de policondensación entre 1,3-propanodiol y ácido tereftálico o tereftalato de dimetilo (DMT) en presencia de catalizador de esterificación (raporto entre monomero: TPA/PDO=1/1.2. Los monómeros son producidos por varios procesos comerciales diferentes; a través de acroleína o a través de la hidroformilación de óxido de etileno o a través del 1,3-propanodiol obtenido por fermentación. El ácido tereftálico, el tereftalato de dimetilo se obtienen comercialmente de materias primas petroquímicas como el paraxileno y el acetileno. La polimerización de PTT requiere un proceso de reacción de dos pasos. La primera etapa es una reacción de esterificación de 1,3-propanodiol con TPA o DMT y formacion de un pre-polimero. El subproducto de la reacción de transesterificación (agua cuando se usa TPA o metanol cuando se usa DMT) se elimina durante la reacción. La segunda etapa es una etapa de policondensación, en la que el pre-polímero formado en la primera etapa experimenta una polimerización adicional en la fase de fusión que creerà el polimero final. El catalizador se aplica generalmente durante la reacción; los catalizadores preferidos son organotitanio u compuestos organoestánnicos.

Modificaciones

Se pueden usar modificadores de impacto y fibras de refuerzo (vidrio largo, vidrio corto o carbono) para aumentar las propiedades de impacto, así como la resistencia y rigidez del PTT.

Refuerzo de PBT

Las propiedades de las resinas PTT pueden mejorarse mediante refuerzos, lo que resulta en un mayor módulo, resistencia y temperatura de deflexión térmica bajo carga. Las propiedades de los grados PTT reforzados se ven afectadas por factores tales como los tipos y el contenido del refuerzo y el tamaño promedio y la distribución de los rellenos. Los rellenos de refuerzo se seleccionan según el rendimiento deseado y el costo parcial. Las cargas de refuerzo más importantes agregadas a las resinas PTT son las fibras de vidrio cortas tratadas en la superficie. El refuerzo con fibra de vidrio corta le da a PTT una mayor rigidez y una mayor temperatura de deflexión térmica.

Mezclas

El ABS es una opción factible para mezclar con PTT, debido a su combinación potencial de buena resistencia al impacto, módulo, resistencia térmica y química y resistencia a la abrasión (31). En mezclas de PTT y ABS, se observan dos temperaturas de transición vítrea separadas, lo que indica que las mezclas están separadas en fases en la fase amorfa. Un copolímero de estireno / butadieno / anhídrido maleico o una resina epoxi con terminación terminal de glicidilo puede actuar como compatibilizador. Las mezclas de PTT / ABS compatibilizadas muestran una morfología más fina y una mejor adhesión entre las fases.

Proceso

PTT muestra una baja viscosidad y una cristalización muy rápida, lo que permite un procesamiento fácil. Las resinas PTT pueden procesarse mediante el uso de procesos convencionales como hilatura, extrusión, moldeo por inyección y moldeo por inyección asistida por gas. El moldeo por inyección es el método de procesamiento que se usa con mayor frecuencia para compuestos PTT y sus aleaciones. El procesamiento es simple, con buenas propiedades de flujo que conducen a tiempos de ciclo rápidos mediante el uso de máquinas de moldeo por inyección estándar. El PTT se moldea principalmente por inyección a temperaturas de fusión de 230–270°C. Las temperaturas del molde por debajo de 60°C son comunes; sin embargo, la calidad óptima de la superficie solo se alcanza a 110°C. Al igual que con el PET, se requiere el secado de resina. PTT se puede unir mediante soldadura ultrasónica, de fricción, de placa caliente y de gas caliente, así como con adhesivos de dos componentes.

Aplicación PTT

El PTT (tereftalato de politrimetileno) es un termoplástico que puede hilarse tanto en fibras como en hilos, Similar al tereftalato de polietileno, el PTT se usa para fabricar fibras de alfombra. Debido a su buena estabilidad dimensional y cualidades de acabado, también es una buena opción para aplicaciones de ingeniería como piezas de automóviles, carcasas de teléfonos móviles y para muchos otros productos industriales y de consumo. Sin embargo, en comparación con PET y PBT, se usa en una escala mucho más pequeña. La recuperación elástica instantánea significativamente mayor a temperatura ambiente de poli tereftalato de trimetileno) (PTT) sobre PBT se ha atribuido a la conformación helicoidal de este polímero en la red cristalina, y no a una transición de fase cristalina reversible como se observa para PBT. Por tanto, el uso de PPT como fase dura de COPE puede mejorar la recuperación elástica del producto. En la actualidad, PTT está disponible para aplicaciones como fibras en alfombras y telas, debido a la excelente recuperación elástica y resistencia a las manchas del PTT. Las alfombras de PTT mostraron una excelente elasticidad en experimentos de prueba de marcha, equivalente al nailon y mucho mejor que tanto el PET como el polipropileno. La característica de alta resiliencia de PTT se debe a su estructura cristalina única, que es muy parecida a un resorte en su eje largo. Además, tenía una carga estática menor de <3,5 kV y era resistente al café, mostaza, butadieno, tintes de ácido rojo y otras manchas. PTT se utiliza en prendas elásticas listas para usar ropa deportiva, ropa íntima, cierres de cremallera, tela de paraguas, tripas de raqueta y música. cuerdas de arco, pantimedias, empaque de queso, cierres de velcro, discos de grabación magnéticos, conectores y película transparente flexible.

FTIR (wavenumber-assignment) cm-1 C=O 1720; O-H 1268; C-O-C 1103