Cloruro de polivinilideno PVDC
Termoplàsticos > ► Vinilicos
PVDC (cloruro de polivinilideno)
El PVDC (cloruro de polivinilideno) (C2H2Cl2)n es un polímero de recubrimiento de barrera altamente efectivo que se produce mediante la polimerización de un monómero de cloruro de vinilideno con otros monómeros como ésteres acrílicos y grupos carboxilo insaturados. Es la química, la densidad y la simetría de las moléculas en PVDC que le dan al material sus excelentes propiedades de barrera contra la grasa, el vapor y los gases. Esta estructura molecular resulta de la combinación de sal (50-70%) y aceite (30-50%). El cloruro de polivinilideno (PVDC) es similar al PVC, excepto que hay dos átomos de cloro presentes en uno de los grupos de carbono. Al igual que el PVC, el PVDC también se polimeriza mediante métodos de polimerización por adición. Se utilizan métodos de polimerización tanto en emulsión como en suspensión. Los polímeros en emulsión se usan directamente como látex o se secan para su uso en recubrimientos o procesamiento de fusión. Este material tiene excelentes propiedades de barrera y se utiliza con frecuencia en aplicaciones de envasado de alimentos. Las películas hechas de PVDC tienen buenas propiedades de adherencia, lo que es una ventaja para los envoltorios de alimentos. Los polímeros comerciales son todos copolímeros de cloruro de vinilideno con cloruro de vinilo, acrilatos o nitrilos. La copolimerización del cloruro de vinilideno con otros monómeros reduce el punto de fusión para permitir un procesamiento más fácil. Se debe considerar el uso de materiales resistentes a la corrosión al procesar PVDC.
Propiedades PVDC
El cloruro de polivinilideno (PVDC) es similar al PVC excepto que hay dos átomos de cloro presentes en uno de los grupos de carbono. Al igual que el PVC, el PVDC se polimeriza mediante métodos de polimerización por adición. Se utilizan métodos de polimerización tanto en emulsión como en suspensión. La unidad de repetición para PVDC es (CH2CCl2)n. Los polímeros en emulsión se usan directamente como látex o se secan para su uso en recubrimientos o procesamiento de fusión. El propio cloruro de polivinilideno es un termoplástico flexible, transparente y débil; sin embargo, el polímero cristaliza con el envejecimiento y se vuelve más fuerte y más opaco. El PVDC tiene excelentes propiedades de barrera y se utiliza con frecuencia en aplicaciones de envasado de alimentos. Las películas hechas para PVDC tienen buenas propiedades de adherencia, lo cual es una ventaja para los envoltorios de alimentos. Las películas se utilizan comúnmente en aplicaciones de envasado de alimentos comerciales y domésticos. PVDC tiene resistencia general a disolventes orgánicos, inercia a temperatura ambiente a ácidos y álcalis comunes, resistencia completa al agua, transmisión de vapor de agua insignificante, características de no combustión, tenacidad y durabilidad. Los copolímeros son atacados por halógenos y aminas orgánicas fuertes. Los plásticos tienen una buena estabilidad al envejecimiento y al ataque ultravioleta (UV). El copolímero puede extruirse y moldearse por inyección. Puede moldearse por compresión, aunque la falta de orientación resultante provoca una pérdida de tenacidad. Al estirar bajo condiciones controladas a temperatura ambiente, se produce tanto la orientación como la recristalización y se forman productos mucho más fuertes. La película se ha convertido en un material de envasado popular debido a su alto grado de transparencia, resistencia a la humedad y propiedades de barrera de vapor. El método típico de fabricación de esta película es mediante extrusión de película soplada orientada biaxialmente. También se han desarrollado tubos y monofilamentos de PVDC. El copolímero de PVDC con acrilonitrilo se usa para recubrimientos debido a su solubilidad en cetonas. Los polímeros comerciales de cloruro de polivinilideno son todos copolímeros de cloruro de vinilideno con cloruro de vinilo, acrilatos o nitruros. La copolimerización del cloruro de vinilideno con otros monómeros reduce el punto de fusión para permitir un procesamiento más fácil.
Estructura PVDC
El poli (cloruro de vinilideno) tiene una estructura muy regular: por lo tanto, es un material altamente cristalino y tiene un punto de fusión cristalino de aproximadamente 200°C. A esta temperatura, el polímero tiene una alta tasa de descomposición. La copolimerización reduce la regularidad molecular y, por lo tanto, disminuye el punto de reblandecimiento, que para un copolímero de cloruro de vinilideno al 85% -15% de cloruro de vinilo es de aproximadamente 140°C. Dado que la cristalización se favorece termodinámicamente incluso en presencia de líquidos con un parámetro de solubilidad similar y como hay poca interacción entre el polímero y cualquier líquido, no existen disolventes eficaces a temperatura ambiente para el homopolímero. Sin embargo, los copolímeros son solubles en éteres y cetonas y las soluciones pueden usarse para aplicaciones de revestimiento. Los copolímeros son resistentes a la mayoría de los demás disolventes orgánicos y a los ácidos; hay algún ataque por álcalis. Incluso en los copolímeros hay una cristalización extensa y, por lo tanto, los materiales tienen un peso específico alto (1,7 para el copolímero de cloruro de vinilideno al 85% -15% de cloruro de vinilo) y baja permeabilidad al vapor de humedad y los gases. Los copolímeros también tienen una alta resistencia a la tracción, a saber, aproximadamente 70 MPa (10000 Ib/in2) para material no orientado y hasta 290 MPa (40000 Ib / in2) para filamento orientado. Puede observarse que los copolímeros no se plastifican fácilmente ya que todo el plastificante, salvo pequeñas cantidades, exuda del producto acabado. La principal aplicación de los copolímeros de cloruro de vinilideno - cloruro de vinilo es para películas de embalaje, que se fabrican mediante extrusión y estiramiento biaxial. La película tiene muy buena claridad, tenacidad e impermeabilidad a la humedad y al gas. Los copolímeros también se utilizan para filamentos, que se fabrican mediante extrusión y estirado en fusión. Los filamentos se utilizan para aplicaciones tales como tapicería de automóviles, telas para sillas de jardín y telas filtrantes donde se requieren dureza, durabilidad y resistencia química. El uso principal de los copolímeros de cloruro de vinilideno-acrilonitrilo es como recubrimientos para materiales como celofán, papel y polietileno. Los revestimientos confieren impermeabilidad a la humedad y al gas y son termosellables.
Polimerización PVDC
El cloruro de vinilideno se polimeriza fácilmente pero el homopolímero no tiene suficiente estabilidad térmica para resistir el procesamiento en estado fundido. Por tanto, el homopolímero no tiene importancia comercial. Sin embargo, mediante la copolimerización de cloruro de vinilideno con cantidades menores (generalmente 10-30%) de un monómero de vinilo, se pueden obtener copolímeros procesables. Los comonómeros más utilizados para este fin son el cloruro de vinilo y el acrilonitrilo. En la primera alternativa, el tricloroetano se prepara mediante la cloración en fase líquida de cloruro de vinilo a 30-50°C bajo presión. En la segunda alternativa, el tricloroetano se obtiene mediante cloración en fase líquida de dicloruro de etileno a aproximadamente 60°C en presencia de cloruro de aluminio como catalizador. A continuación, el tricloroetano se deshidroclora agitando con una suspensión acuosa de hidróxido de calcio a aproximadamente 50°C. El cloruro de vinilideno crudo se destila a medida que se forma y luego se purifica por destilación a presión. La deshidrocloración del tricloroetano también puede realizarse mediante pirólisis a 400°C. El cloruro de vinilideno es un líquido incoloro (punto de ebullición 32°C). Es un material bastante difícil de manipular ya que se polimeriza fácilmente al reposar. La polimerización se produce rápidamente al exponerse al aire, al agua o a la luz, pero incluso el almacenamiento en una atmósfera inerte no evita por completo la formación de polímeros. Por lo tanto, el monómero se inhibe comúnmente con un fenol, como p-metoxifenol, que se elimina por destilación o lavado con álcali antes de la polimerización.
Preparación PVDC
Los copolímeros de cloruro de vinilideno se preparan mediante procesos de suspensión y emulsión. Los procesos de suspensión se prefieren generalmente para la producción de polímero procesable en fusión, mientras que los látices se utilizan directamente para revestimientos de barrera. Los procedimientos utilizados son esencialmente los descritos para la preparación de poli(cloruro de vinilo). La velocidad de polimerización para las mezclas de cloruro de vinilideno/cloruro de vinilo es marcadamente menor que para cualquier monómero solo, por lo que se usan temperaturas y niveles de iniciador algo más altos junto con tiempos de reacción más largos. Los pesos moleculares son generalmente relativamente bajos (Mw 20000-50000).
Cloruro di polivinilidene (PVDC)
- Buenas propiedades de barrera (O2, CO, H2O): envasado de alimentos.
- Química inerte y muy buena resistencia a la combustión
Modificación común de PVDC:
- copolimerización con cloruro de vinilo (VC) o acrilonitrilo (AN) [P (VDC-VC)] [P (VDC-AN)]
- mejora su procesamiento y mejora algunas propiedades (como la tenacidad).
Aplicaciones
Las excelentes propiedades de barrera del PVDC lo hacen ideal para su uso en el envasado de alimentos, y es particularmente efectivo para productos con un alto contenido de grasa y sabores y aromas fuertes. A menudo se utiliza en el envasado de productos de confitería, alimentos deshidratados, productos lácteos, salchichas, patés, carne, pescado ahumado y productos secos como hierbas, especias, té y café.