Copolímeros de polietileno
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Copolímeros de polietileno
El etileno se copolimeriza con muchos monómeros no sulfínicos, en particular variantes de ácido acrílico y acetato de vinilo, con los polímeros de EVA más comercialmente significativos. Esta familia de resinas, se compone de copolímeros de etileno con acrilato de metilo (EMA), etilo (EEA) y butilo (EBA) se produce en un proceso de polimerización por radical libre en reactor tubular. Este proceso produce una estructura molecular más heterogénea que el proceso convencional por autoclave. Una de las ventajas del reactor tubolares es que el polímero producido tiene un mayor número de ramificaciones largas, lo que facilita su proceso y le da más resistencia en fundido. Esta resinas se mantienen térmicamente estables hasta los 350°C en aire, y los 400°C en nitrógeno, y tienen temperaturas de fusión cristalina superiores a las de los polímeros acrílicos producidos por métodos convencionales o los EVAs. El método de polimerización de etileno por radicales libres, se puede aplicar a la producción de copolímeros del etileno con monómeros polares como el acetato de vinilo (VA), el acrilato de metilo (MA) o de etilo (EA), o el ácido acrílico (AA), los cuales constituyen venenos para la mayor parte de los catalizadores de tipo Ziegler-Natta. La incorporación de estos monómeros en el polietileno modifica de manera drástica las propiedades físicas y químicas de los copolímeros, reduciendo su cristalinidad e imparte al producto mayor flexibilidad y menor dureza, por lo que éstos se comportan con frecuencia como elastómeros. Sin embargo, los cambios más importantes se refieren al aumento de la polaridad que confieren al polietileno os funcionales del comonómero. Por sí mismo, este polímero presenta escasa afinidad por otras sustancias, por lo que para aplicaciones que requieren color o adhesión es necesario llevar a cabo tratamientos previos de la superficie del polímero (p. ej., bombardeo con electrones, o combustión parcial). En contraste, los copolímeros presentan buenas propiedades de adherencia, que facilitan la interacción con los pigmentos, y además una mayor impermeabilidad frente a sustancias apolares. Por ejemplo, los copolímeros del ácido acrílico pueden convertirse en sales de cationes como el cinc o el sodio, originando los llamados ionómeros, que pueden ser pintados directamente y constituyen buenos adhesivos para los metales. Otra característica valiosa de los copolímeros que contienen monómeros polares es su mejor compatibilidad con el medio ambiente, en comparación con las poliolefinas apolares, gracias a la presencia de grupos funcionales que pueden ser degradados por las bacterias.
Merced a sus propiedades únicas, los copolímeros polares ocupan un nicho comercial y tecnológico de la mayor importancia. Sin embargo, los procesos disponibles para su producción industrial resultan costosos, y con frecuencia requieren varias etapas para lograr un material que reúna las propiedades deseadas, lo que los encarece aún más y limita la expansión de su mercado.
Ionómeros
Los ionómeros son definidos como polímeros que contienen cadenas principales hidrofóbicas y pequeñas cantidades de grupos iónicos, unidos en las cadenas laterales o terminales. Estos materiales tienen amplias aplicaciones comerciales debido a sus propiedades físico-mecánicas, térmicas y ópticas originadas por las interacciones iónicas producidas por la presencia de los iones metálicos. Debido a sus excelentes propiedades adhesivas los ionómeros son utilizados para recubrimientos por extrusión, coextrusión y laminación. También son utilizados en la fabricación de artículos moldeados por soplado y como materiales de empaque de alimentos. Su uso se extiende a la industria automotriz, médica y eléctrica
Copolímeros de etileno-acrilato de etilo (EEA)
La copolimerización de etileno con acrilato de etilo produce un copolímero de ácido de etileno. Los polímeros se producen con porcentajes variables en peso de acrilato de etilo acrilato (EA), más típicamente entre 15 y 30%. El EEA es compatible con todos los polímeros olefínicos y, a menudo, se combina con estos para modificar sus propiedades. Los productos fabricados con EEA tienen alta resistencia al estrés ambiental, excelente resistencia a la fatiga por flexión y propiedades de baja temperatura hasta -65°C. EEA es el elastómero especial que tiene una buena estabilidad térmica y no es corrosivo para los metales. La presencia de EA promueve tenacidad, flexibilidad y mayores propiedades adhesivas. La mezcla EEA puede proporcionar una forma económica de mejorar la resistencia al impacto de poliamidas y poliésteres. La similitud del monómero de acrilato de etilo con el acetato de vinilo supone que estos copolímeros tienen propiedades muy similares, aunque se considera que el EEA tiene una mayor resistencia a la abrasión y al calor, mientras que el EVA tiende a ser más duro y mayor claridad. Son polímeros flexibles de peso molecular relativamente alto adecuados para extrusión, moldeo por inyección y soplado.Se utiliza como resina base para compuestos semiconductores y compuestos ignífugos utilizados en cables de alimentación, o en otras aplicaciones de materiales eléctricos, y también se utiliza como modificador para plásticos de ingeniería. También es ampliamente utilizado como modificador de asfalto en láminas impermeables para puentes de carreteras. Las aplicaciones incluyen piezas de goma moldeadas, película flexible para guantes desechables y cortinas hospitalarias, tubos extruidos, sellos y parachoques. Las aplicaciones típicas incluyen modificaciones a los polímeros donde el EEA se mezcla con polímeros olefínicos (ya que es compatible con VLDPE, LLDPE, LDPE, HDPE y PP) para producir una mezcla con un módulo específico, pero con las ventajas inherentes a la polaridad del EEA. Los copolímeros EEA están aprobados por la FDA para hasta un 8% de contenido de EA en aplicaciones en contacto con alimentos.
Copolímeros de etileno-acrilato de metilo (EMA)
El copolímero de PE de alta presión más estable térmicamente, son los copolímeros de acrilato de metilo (EMA) se pueden procesarse mediante laminación de recubrimiento por extrusión, monocapa soplado / fundido y películas coextruidas, moldeo por inyección, extrusión de láminas o perfiles, moldeo por soplado y extrusión de espuma. Los copolímeros EMA a menudo se proyectan en una película con propiedades mecánicas muy gomosas y una resistencia excepcional al impacto en caída libre. Las propiedades similares al caucho de látex de la película EMA se prestan a su uso en guantes desechables y dispositivos médicos sin los riesgos asociados con las personas con alergias al caucho de látex. Debido a sus propiedades adhesivas, los copolímeros EMA, como sus equivalentes EAA y EEA, se utilizan en aplicaciones de revestimiento por extrusión, coextrusiones y laminación como capas termoselladas. EMA es uno de los más térmicamente estables en este grupo y, como tal, se usa comúnmente para formar sellos térmicos y de RF, así como en aplicaciones de extrusión múltiple. Este copolímero también se usa ampliamente como un compuesto de mezcla con homopolímeros de olefina (VLDPE, LLDPE, LDPE y PP), así como con poliamidas, poliésteres y policarbonato para mejorar la resistencia al impacto y la tenacidad y para aumentar la respuesta de sellado térmico o para promover el sellado por calor. respuesta de adhesión de sellado térmico. EMA también se utiliza en artículos soplados, tales como juguetes de compresión, tubos, guantes médicos desechables y sábanas de espuma. Los copolímeros EMA y los copolímeros SEE que contienen hasta 8% de acrilato de etilo están aprobados por la FDA para el envasado de alimentos.
- Punto de fusión Tm: 70-100°C
- Densidad ρ: 0.93 - 1 g / cm³ a 20°C
- Alargamiento: 500 - 900% a 20°C
Copolímeros de ácido etileno-acrílico (EAA)
El copolímero de ácido etileno-acrílico es un sólido blanco insoluble similar a la cera en forma de gránulos, pastillas o polvo. Los copolímeros EAA han gozado de un renovado interés desde que se identificaron por primera vez en la década de 1950, cuando se introdujeron nuevos grados caracterizados por una adhesión excepcional a sustratos metálicos y no metálicos. La presencia de funcionalidades carboxílicas e hidroxílicas promueve la unión de hidrógeno y estas fuertes interacciones intermoleculares se aprovechan para unir una lámina de aluminio a polietileno en tubos de pasta de dientes multicapa laminada por extrusión y como recubrimientos resistentes para bolsas de aluminio.
Copolímeros de etileno-n-butil acrilato (EBA)
El etileno butil acrilato (EBA) es un copolímero que consiste en etileno y butil acrilato preparado por polimerización radical a alta presión. Gracias al contenido de acrilato de butilo, se puede utilizar para aplicaciones donde se requiere suavidad, flexibilidad y polaridad. Los dominios amorfos confieren flexibilidad a bajas temperaturas al copolímero EBA y los dominios cristalinos confieren resistencia térmica y propiedades mecánicas. Las propiedades físico-químicas de los copolímeros EBA varían en función de la relación molar entre sus co-monómeros de tal forma que un aumento en el contenido de acrilato de butilo (BA) con respecto al de etileno, provoca importantes cambios en algunas de sus propiedades lo que finalmente determina su potencial aplicación. Sin embargo, la adhesión del copolímero EBA es pobre. La adhesión del copolímero EBA puede mejorarse aumentando su contenido de acrilato de n-butilo, pero las propiedades mecánicas (es decir, la cohesión) disminuyen, esto limita su potencial como adhesivo. Para aumentar la adhesión del copolímero EBA se adicióna resina de bajo peso molecular. Las aplicaciones típicas incluyen el recubrimiento por extrusión, coextrusión, compuestos, espumas y adhesivos de fusión en caliente, recubrimientos, pinturas, telas, acabados de cuero, productos automotrices, adhesivos y elastómeros resistentes a aceites y altas temperaturas. Los copolímeros EBA también se mezclan ampliamente con homopolímeros olefínicos para mejorar la resistencia al impacto, la tenacidad, la capacidad de sellado por calor y promover la adhesión.
Copolímeros de acetato de etileno y acetato (EVA)
Ethylene-vinyl acetate o etileno acetato de vinilo es un polímero elastomérico que produce materiales similares al caucho que destacan por su suavidad y flexibilidad. El material tiene una tenacidad a baja temperatura, propiedades impermeables, resistencia a la radiación UV y resistencia a la rotura por tensión adecuada para aplicaciones eléctricas. Copolímeros obtenidos de la polimerización de etileno y acetato de vinilo. Las diferentes proporciones de los dos comonómeros afectan a todos los rendimientos finales del material plástico que, en cualquier caso, son bastante similares a los del LDPE. Junto con el MFR, el contenido de acetato de vinilo VA es una de las características más importantes en los copolímeros de EVA, ya que está relacionada con la fracción de material cristalino presente en el producto. En particular, a medida que aumenta el contenido de comonómero, la cristalinidad disminuye, lo que afecta a numerosas propiedades de los copolímeros de EVA. Un aumento en el contenido de vinyl acetate VA aumenta la densidad, transparencia y flexibilidad del material, al tiempo que reduce su punto de fusión y dureza. EVA es un material semicristalino, (thermoplastic elastomers), cuyas características derivan principalmente del comonómero de acetato de vinilo. Este comonómero impide la cristalización de la cadena polimérica y de este modo reduce la cristalinidad del material; esto significa que EVA, en comparación con LDPE, se vuelve más flexible y transparente a medida que aumenta la cantidad de acetato de vinilo contenido. A medida que la resistencia del material disminuye, su rango de fusión también se reduce: la temperatura de fusión de EVA es, por lo tanto, menor que la del LDPE. El acetato de comonómero de vinilo también es responsable del olor característico de EVA, que copolímeros que recuerda vagamente dell'aceto. El EVA debido a su carácter polar, que absorben pequeñas cantidades de humedad. La absorción de agua aumenta con el aumento de copolímeros VA. Son permeables al los gases y vapor .La permeabilidad está unido en forma inversalmente proporcional a la fracción de material cristalino en olimero. Los copolímeros de EVA con un contenido de acetato de vinilo del 10 al 30%, tienen características similares a los elastómeros y PVC plastificado con un contenido de 30 a 40% de plastificante. El Eva en comparación con el PVC tiene una mejor resistencia a las bajas temperaturas sin migración de plastificante para que una elasticidad permanente, una mayor resistencia a la flexión y una mejor resistencia a los productos químicos, mejores propiedades de aislamiento eléctrico, a diferencia de las propiedades de barrera de gas son inferiores tales como la resistencia a la luz y a la abrasión. En comparación con el EVA elastómeros copolímeros tienen una mejor resistencia al ozono (dependiendo del tipo de elastómero) está trabajando como el termoplástico no es de vulcanización necesaria contra tener una resistencia a alta temperatura más baja cuando se somete a esfuerzos, y menos elasticidad.Copolímeros de etileno y alcohol vinílico (EVOH)
El etileno-alcohol vinílico (EVOH) es un copolímero termoplástico -(CH2-CH2)-, -(CH2-CH(OH))- que tiene una considerable utilidad comercial en la industria del envasado de alimentos, así como en la industria biomédica y farmacéutica, gracias a sus excelentes propiedades de barrera contra el gas, los hidrocarburos y disolventes orgánicos. Las propiedades del EVOH son muy dependientes del contenido en etileno. El etileno alcohol vinílico (EVOH) es un copolímero formal de etileno y alcohol vinílico. El copolímero se prepara polimerizando etileno y acetato de vinilo. El alto contenido de etileno EVOH tiene temperaturas de extrusión más bajas. El EVOH se usa comúnmente como barrera de oxígeno en el envasado de alimentos. Es mejor que otros plásticos mantener fuera el aire y los sabores. El PVOH es un polímero atáctico, pero dado que la estructura de la red cristalina no se ve interrumpida por grupos hidroxilo, la presencia de grupos acetato residuales reduce significativamente la formación de cristales y el grado de enlace de hidrógeno. Los polímeros que están altamente hidrolizados (tienen un bajo contenido de acetato residual) tienen una alta tendencia a la cristalización y a la aparición del enlace de hidrógeno. A medida que aumenta el grado de hidrólisis, las moléculas cristalizan muy fácilmente y los enlaces de hidrógeno los mantendrán asociados si no se dispersan por completo antes de la disolución. A niveles de hidrólisis superiores al 98%, los fabricantes recomiendan una temperatura mínima de 96°C para garantizar que los componentes con el mayor peso molecular tengan suficiente energía térmica para disolverse. Los polímeros con bajos grados de acetato residual tienen una alta resistencia a la humedad.