Polipropileno PP
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Polipropileno Compound
- Fórmula química PP: (C3H6)n
- Número CAS PP: 9003-07-0
- Nombre químico PP (IUPAC): Poli(propeno)
El polipropileno (PP) es el polímero termoplástico, parcialmente cristalino, que se obtiene de la polimerización del propileno (o propeno). El PP es un material termoplástico con una contracción relativamente alta (0.018 in / in (o mm/mm) o 1.8%). Puede llegar al 2,5% en secciones gruesas, pero el PP tiene una contracción más uniforme que el HDPE. Pertenece al grupo de las poliolefinas. Se puede comparar en cierto modo con el polietileno de alta densidad y es de fabricación similar. El Polipropileno tiene una dureza y una resistencia térmica superiores a las del Polietileno de alta densidad pero una resistencia al impacto inferior. En general, el PP tiene una alta resistencia y rigidez, pero una resistencia al impacto con muescas comparativamente baja. Se vuelve muy frágil a temperaturas ligeramente inferiores a la ambiente y, por esta razón, a menudo se prefieren los copolímeros con etileno (PPCO). Las propiedades de aislamiento eléctrico del PP son buenas y es posible una superficie de alto brillo y resistente a los arañazos. El PP se modifica en gran medida mediante la adición de fibras de vidrio (GF), cargas minerales, cauchos termoplásticos o una combinación de estos.
Propiedades de flujo
Las resinas de extrusión de PP pueden tener índices de flujo de fusión (MFR) (230˚C/21,6N o 2,16 kg) entre 0,4 y 8. Los valores de MFR bajos se refieren a materiales con alto impacto 209 sección 8: guías para la siguiente resistencia de materiales , mientras que los valores altos se refieren a aquellos con características de flujo fácil. El material de MFR bajo se utiliza para tubos y láminas, mientras que los materiales de MFR alto son para películas. Aumentar el peso molecular del PP (disminuir el MFR) reduce la resistencia a la tracción y la rigidez, pero aumenta la resistencia al impacto, ya que el material de alto peso molecular es más difícil de cristalizar. La masa fundida es más sensible a la temperatura y al cizallamiento que el PE, y los grados de viscosidad más altos tienen menos problemas de cavitación en las secciones gruesas. El PP-CO es más resistente que el PP-H del mismo MFR nominal. Dichos materiales ofrecen ventajas para aplicaciones de baja temperatura. En la siguiente tabla, los valores de viscosidad se dan para un grado con un MFR en el medio del rango anterior.
Debido a su regularidad molecular el PP es un polímero que cristaliza. Al PP se le compara en propiedades con el PEAD. Al PP se le considera como un material moderadamente rígido con mejores propiedades de fluencia que el polietileno. El PP presenta alta resistencia a los solventes, aunque puede sufrir un ligero hinchamiento cuando se pone en contacto con algunos hidrocarburos. Al PP se le formula con algunos aditivos que mejoran su resistencia a la oxidación y a la radiación UV.
Algunos datos característicos del PP son los siguientes:
Temperatura de transición vítrea (Tg):
- Isotáctico -18°C
- Sindiotáctico -4°C
Temperatura de fusión (Tm):
- Isotáctico 175-180°C
- Cristalinidad: 45-60%
- Densidad: 0.90-0.92 g/cm³
Polimorfismo
El polipropileno puede existir en diferentes formas morfológicas, dependiendo de la tacticidad de la resina y las condiciones de cristalización, como la presión, la temperatura y la velocidad de enfriamiento. Pueden coexistir diferentes formas, y una forma polimórfica puede cambiar a otra a medida que cambian las condiciones.
Forma α (alfa) de polipropileno isotáctico
Las cadenas de polímeros en la forma α del polipropileno isotáctico forman una estructura helicoidal en una célula unitaria monoclínica.
Forma β (beta) de polipropileno isotáctico
La forma β del polipropileno isotáctico tiene una estructura celular unitaria hexagonal, con más desorden que la forma alfa.
Forma γ (gamma) de polipropileno isotáctico
Inicialmente se consideró que la forma γ del polipropileno isotáctico tenía una célula unitaria triclínica con dimensiones similares a la forma alfa, pero la estructura cristalina se reasignó recientemente como una célula unitaria ortorrómbica con láminas cruzadas no paralelas.
Polipropileno mesomórfico
La forma mesomórfica o esméctica del polipropileno es una fase no cristalina, intermedia en orden entre las formas cristalina y amorfa.
Polipropileno amorfo
En el polipropileno atáctico, con su estructura molecular aleatoria, las moléculas no pueden cristalizar en una forma ordenada, y se forma un polímero con baja cristalinidad. Los polímeros de baja cristalinidad consisten en regiones cristalinas ordenadas rodeadas de material amorfo desordenado, similar a un espagueti, con cadenas de polímero enredadas.
Polipropileno homopolimero
Definición:
Es un polímero termoplástico que contiene sólo monómeros de propileno a lo largo de su cadena polimérica. Su estructura presenta un alto grado de cristalinidad, lo que se traduce en el aporte de rigidez y dureza a la pieza elaborada, pero exhibe pobre resistencia al impacto a bajas temperaturas y su transparencia no es suficiente para algunas aplicaciones.
Isotáctico
La distribución regular de los grupos metilo le otorga una alta cristalinidad entre 70 y 85%, gran resistencia mecánica y gran tenacidad. Es el tipo más utilizado hoy día en inyección de piezas (tapa-roscas, juguetes, contenedores, etc.) y en extrusión de película plana para fabricar rafia o como papel de envoltura, sustituto del celofán.
Atáctico
Material de propileno que polimeriza dejando los metilos laterales espacialmente en desorden tal como se muestra en la figura. Este polímero tiene una "pegajosidad" tal que permite adherirse en superficies aun en presencia de polvo, por lo cual se utiliza como una goma en papeles adheribles, o como base para los adhesivos en fundido ("hot melt" o barras de "silicon").
Sindiotáctico
Muy poco cristalino, teniendo los grupos metilos acomodados en forma alterna, lo cual le hace ser más elástico que el PP isotáctico pero también menos resistente.
Propiedades:
Dentro de las características podemos mencionar:
- Presenta alta resistencia a la temperatura
- Puede esterilizarse por medio de rayos gamma y óxido de etileno
- Tiene buena resistencia a los ácidos y bases a temperaturas debajo de 80°C
- Los solventes orgánicos lo pueden disolver a temperatura ambiente.
- Posee buenas propiedades dieléctricas
- Su resistencia a la tensión es excelente en combinación con la elongación
- Su resistencia al impacto es buena a temperatura ambiente, pero a temperaturas debajo de 0°C se vuelve frágil y quebradizo
- PP Densidad estándar: 0,85-0,9 g/cm3 (ISO 1183)
- PP Punto de fusión T m : 165-175°C
- PP Temperatura de transición del vidrio T g : -20°C
Aplicaciones:
El Polipropileno Homopolímero tiene las siguientes aplicaciones principalmente:
- Película
- Rafia
- Productos Médicos
- Sector de Consumo
- Electrodomésticos
- Automotriz
Polipropileno copolimero
Definición:
Es un polímero termoplástico que tiene un contenido mayor de etileno (entre 10 y 25%). En la producción del copolímero de alto impacto se forma una fase bipolimérica de etileno/propileno con características gomosas. Se producen mediante un sistema de reactores en cascada. En el primer reactor se obtiene un homopolímero con menor tiempo de proceso, que es transferido a un segundo reactor en fase gas, donde se adicionan etileno y propileno. Estos se activan por acción del catalizador proveniente del primer reactor, formando el copolímero de etileno-propileno (60% de etileno y 40% de propileno) que crece dentro de la matriz de polipropileno.
Propiedades:
- Presenta excelente resistencia a bajas temperaturas
- Es más flexible que el tipo Homopolímero,
Su resistencia al impacto es mucho mayor que el Homopolímero y aumenta si se modifica con hule EPDM, incrementando también su resistencia a la tensión al igual que su elongación; sin embargo, la resistencia química es inferior que el Homopolímero, debilidad que sé acentuá a temperaturas elevadas.
Aplicaciones:
El polipropileno se ha convertido recientemente en un candidato atractivo para muchas aplicaciones de ingeniería. Precio relativamente bajo, excelente resistencia química, buena procesabilidad y la posibilidad de modificar sus propiedades mecánicas en un amplio rango agregando rellenos y dispersiones de inclusiones poliméricas secundarias ha contribuido a su expansión masiva en la automoción, transporte terrestre, electrodomésticos y otras industrias. El comportamiento deficiente al impacto a baja temperatura y la rigidez relativamente baja se encuentran entre las deficiencias más importantes que prohíben que el PP puro reemplace los termoplásticos de ingeniería más costosos en aplicaciones más exigentes. Las combinaciones binarias de PP con rellenos o elastómeros resuelven generalmente una sola preocupación y muestran una mayor rigidez o una mayor resistencia a las fracturas a bajas temperaturas. Sin embargo, es necesario, para aumentar la comerciabilidad del PP en mercados más exigentes, aumentar la rigidez y la tenacidad al mismo tiempo. Por tanto, se han hecho intentos para incorporar tanto relleno inorgánico rígido como inclusiones de elastómero en la matriz de PP en el transcurso del mezclado por fusión. A diferencia de las mezclas binarias simples, la morfología de fase o, en otras palabras, la disposición espacial relativa de las inclusiones de relleno y elastómero, juega un papel dominante en la determinación de la respuesta mecánica de estos materiales complejos. Se ha demostrado que los compuestos ternarios de PP que contienen tanto relleno rígido como elastómero tienen el potencial de ser más rígidos y resistentes que el propio PP puro. La morfología de estos sistemas ternarios depende sustancialmente de los parámetros reológicos de los componentes poliméricos y de sus energías libres superficiales relativas. Los principales límites de las posibles disposiciones espaciales, sin embargo, están determinados por consideraciones termodinámicas de equilibrio. Como resultado, pueden existir dos morfologías limitantes estables. En primer lugar, se logra una separación completa de la carga y el elastómero cuando hay una adhesión perfecta entre la carga y la matriz de PP (gf = gPP >> ge). En el caso de cargas inorgánicas de alta energía superficial [CaCO3, Mg(OH)2, etc.], se puede satisfacer dicho requisito injertando PP con un comonómero polar, como anhídrido maleico (MAH) o ácido acrílico (AA). El segundo caso limitante es aquel cuando existe una encapsulación completa del relleno por una capa de elastómero. Esto se puede hacer, por otro lado, modificando el elastómero con un monómero polar como MAH o AA. Debido a la alta viscosidad de la masa fundida de PP, no se logra el equilibrio termodinámico y se establece un estado de cuasiequilibrio cinético que da como resultado un grado de encapsulación de inclusión fuertemente dependiente de las condiciones de mezcla. Hay que tener en cuenta, sin embargo, que en este caso las grandes tensiones de cizallamiento que existen en la masa fundida durante su mezclado tenderán a deshumedecer o despegar el elastómero de la superficie de relleno.
El Polipropileno Copolímero Impacto se utiliza en los siguientes sectores:
- Sector de Consumo (Tubos, perfiles, juguetes, recipientes para alimentos, cajas, hieleras, etc.)
- Automotriz (Acumuladores, tableros, etc.)
Electrodomésticos (Cafeteras, carcazas, etc.)
Grados:
Al añadir entre un 5 y un 30% de etileno en la polimerización se obtiene un copolímero que posee mayor resistencia al impacto que el PP homopolímero. Existen, a su vez, dos tipos:
Copolímero estadístico. El etileno y el propileno se introducen a la vez en un mismo reactor, resultando cadenas de polímero en las que ambos monómeros se alternan de manera aleatoria.
Copolímero en bloques. En este caso primero se lleva a cabo la polimerización del propileno en un reactor y luego, en otro reactor, se añade etileno que polimeriza sobre el PP ya formado, obteniéndose así cadenas con bloques homogéneos de PP y PE. La resistencia al impacto de estos copolímeros es muy alta, por lo que se les conoce como PP impacto o PP choque
Modificaciones:
Material de refuerzo y aditivos funcionales.
- Fibra de vídrio.
- Fibra de carbono.
- Cargas minerales, Talco,Carbonato de calcio,Wollastonite,Mica.
- Fibra de vidrio/Cargas minerales
- Grafito.
- Sulfuro de molibdeno.
- Carbón Black.
- Modificato impacto
- Se pueden obtener productos ignífugos con aditivos halogenados, fósforo rojo, aditivos exentos halógenos.
- UV stabilizado
- Tailor made
Mezclas de polipropileno
Mezclas de PP-I y, e. g., metacrilato de metilo o estireno se producen mediante mezcla reactiva. Tienen las siguientes ventajas: baja densidad (0,91-0,96 g / cm3), resistencia a la intemperie, resistencia al rayado, poca contracción del procesamiento (poca deformación) y absorción de humedad. Los compuestos con 3–6% de resinas de hidrocarburos, por ejemplo, diciclopentadieno hidrogenado (DCPD), aumentan la temperatura de transición vítrea de las películas de PP y por lo tanto, el módulo de elasticidad hasta en un 50%, mientras reducen la permeabilidad al vapor de agua en hasta al 30%
Aditivos
Los aditivos, como los agentes nucleantes, causan una estructura de esferulita más fina y, por lo tanto, mayor transparencia y flexibilidad, pero también reducen la rigidez y disminuyen el punto de distorsión térmica. La adición de peróxidos en polvo durante la composición o el procesamiento crea radicales que separan el hidrógeno de la cadena molecular, lo que conduce a una distribución de peso molecular más estrecha (PP-CR). Esto reduce la viscosidad del fundido y facilita el procesamiento. Debido a que los iones de cobre catalizan la termooxidación, el PP debe estabilizarse adecuadamente para aplicaciones como el aislamiento de cables de cobre. Las aplicaciones en lavadoras requieren estabilización contra soluciones alcalinas y envejecimiento por calor. El trióxido de antimonio en combinación con compuestos halógenos y ésteres de ácido fosfórico son ignífugos (HB a V 0 según UL 94). Los grados adecuados para el revestimiento contienen pigmentos que causan superficies finamente agrietadas, que a su vez aumentan la adhesión de la primera capa de metal durante el revestimiento. El negro de carbón se usa para estabilizar el clima; Para aplicaciones coloreadas, se utilizan aminas. Los grados modificados con mayor estabilidad de fusión se utilizan para extrusión y moldeo por soplado. Debido a la presencia de átomos de carbono terciarios que ocurren alternativamente en la cadena principal, el propileno es particularmente susceptible a la oxidación a temperaturas elevadas. Dado que el polipropileno se procesa normalmente a temperaturas entre 220 y 280°C, se degradará en estas condiciones (para formar productos de menor peso molecular) a menos que se estabilice lo suficiente antes de llegar al procesador. Los antioxidantes se añaden al menos parcialmente durante el proceso de fabricación y al menos durante el paletizado. Los sistemas antioxidantes en uso técnico se componen de estabilizadores de procesamiento, estabilizadores de calor a largo plazo, estearato de calcio o zinc y sinergistas si es necesario. Estabilizadores de procesamiento típicos para polipropileno e hidroxitolueno butilado (BHT) como antioxidante primario y fosfatos y fosfonatos como antioxidantes secundarios. Ejemplos de estos últimos que se utilizan comúnmente son: tetraquis- (2,4-di-terc-butil-fenil) -4-4'-bisfenililendifosfonito, diestearilpentaeritritil-difosfonito, tris-(nonilfenil) -fosfito, tris- (2, 4-di-terc-butil-fenil)-fosfito y bis (2,4-di-terc-butil-fenil) -pentaeritritil-difosfito. En los polipropilenos comerciales, los compuestos de fósforo siempre se utilizan junto con un fenol impedido estéricamente. Los compuestos se agregan comúnmente en concentraciones entre 0.05 y 0.25%. Los estabilizadores térmicos a largo plazo más importantes para el polipropileno son los fenoles de peso molecular medio (300-600) y especialmente alto (600-1,200), que se utilizan con frecuencia junto con tioéteres como sinergistas, p. Ej., Tiodipropionato de dilaurilo (DLTDP) o diestearilo. tiodipropionato (DSTDP) o disulfuro de dioctadecilo.
Estabilización de polipropileno
Debido a la presencia de átomos de carbono terciarios que se producen alternativamente en la cadena principal de la cadena, el propileno es particularmente susceptible a la oxidación a temperaturas elevadas. Dado que el polipropileno se procesa normalmente a temperaturas entre 220 y 280 ° C, se degradará en estas condiciones (para formar productos de menor peso molecular) a menos que se estabilice lo suficiente antes de que llegue al procesador. Los antioxidantes se agregan al menos parcialmente durante el proceso de fabricación y al menos durante la paletización. Los sistemas antioxidantes en uso técnico están compuestos por estabilizadores de procesamiento, estabilizadores térmicos a largo plazo, estearato de calcio o zinc y sinergistas si es necesario. Estabilizadores de procesamiento típicos para polipropileno e hidroxitolueno butilado (BHT) como antioxidante primario y fosfatos y fosfonatos como antioxidantes secundarios. Ejemplos de estos últimos que se usan comúnmente son: tetrakis- (2,4-di-terc-butil-fenil) -4-4′-bisfenililendifosfonito, diestearilpentaeritritil-difosfonito, tris- (nonilfenil) -fosfito, tris- (2, 4-di-terc-butil-fenil) fosfito y bis (2,4-di-terc-butil-fenil) -pentaeritritil-difosfito. En polipropilenos comerciales, los compuestos de fósforo siempre se usan junto con un fenol impedido estéricamente. Los compuestos son comúnmente agregado en concentraciones entre 0.05 y 0.25%. Los estabilizadores térmicos a largo plazo más importantes para el polipropileno son los fenoles de peso molecular medio (300–600) y especialmente alto (600–1,200), que se usan frecuentemente junto con tioéteres como sinergistas, por ejemplo, tiodipropionato de dilaurilo (DLTDP) o diestearilo. tiodipropionato (DSTDP) o dioctadecil disulfuro.
Degradación UV de poliolefinas
El inicio de la degradación del polímero a través de la luz UV depende principalmente de la presencia de especies absorbentes de UV (cromóforos) mezcladas con el polímero. Dado que las moléculas de poliolefinas saturadas no absorben mucha luz ultravioleta directamente, los efectos de los rayos ultravioleta más dañinos provienen de la absorción por cromóforos como residuos de catalizador, pigmentos, auxiliares de procesamiento, retardadores de llama o, en general, cualquier molécula orgánica que contenga dobles enlaces. Estas moléculas liberan parte de la energía UV que absorben rompiendo enlaces y liberando radicales libres, que comienzan un ciclo de degradación similar a los procesos de autooxidación discutidos en el capítulo anterior. Este ciclo de degradación, resumido por primera vez en el Capítulo 3, se repite a continuación en términos ligeramente diferentes:
• La energía UV es absorbida por cromóforos, creando enlaces rotos y radicales libres (R •) en el polímero.
• El oxígeno se combina con especies de radicales libres para crear nuevas especies, incluidos radicales peroxi e hidroperóxidos, que son reactivos con la propia cadena de poliolefina (RH).(O2 1 R • - ROO • 1 RH-ROOH 1 R •), así como otras especies de fragmentos (H2O, H2, H2O2)
• Los hidroperóxidos (ROOH), a su vez, son reactivos y crean nuevas especies de radicales libres como radicales hidroxi y alcoxi (ROOH-•OH1RO)
•Ayudado por la fotooxidación de la energía de la luz ultravioleta, el proceso de degradación da como resultado la escisión de la cadena, predominante en el polipropileno, o reacciones de reticulación, predominante en el polietileno.
Establecimiento a la luz de polipropileno
Para la estabilización a la luz del polipropileno, se utilizan principalmente representantes de las siguientes clases de estabilizadores: 2-(2'-hidroxifenil) -benzotriazoles, 2-hidroxi-4-alcoxibenzofenonas, estabilizadores a la luz que contienen níquel, 3,5-di-terc- butil-4-hidroxibenzoatos, así como aminas estéricamente impedidas (HALS). Los estabilizadores de luz que contienen níquel se usan exclusivamente en secciones delgadas, como películas y cintas, mientras que todas las demás clases se pueden usar en secciones finas y gruesas, aunque los absorbentes de UV tienen una eficacia limitada en la sección delgada. Los aditivos que contienen níquel también se usan como "colorantes" porque permiten la tinción e impresión de fibras de polipropileno con colorantes susceptibles de formar complejos con metales.
"PP-RCT (Polipropileno - Estructura cristalina aleatoria Resistencia a la temperatura)"
La definición del PP-RCT por ISO15874-1: PP-RCT comprende copolímeros termoplásticos de propileno al azar que no contengan más del 50% de otro(s) monómero(s) olefínico(s), ni de otro grupo funcional distinto del grupo olefínico, copolimeralizado con propileno. Copolímero aleatorio de polipropileno (copolímero aleatorio PP). El copolímero aleatorio de polipropileno es un tipo de polipropileno más flexible y transparente. Ofrece buenas propiedades térmicas y mecánicas y resistencia química junto con transparencia. Se usa comúnmente en envases, textiles, artículos de papelería, piezas de plástico y contenedores reutilizables, equipos de laboratorio, componentes automotrices y billetes de polímero, se usan ampliamente como una capa superficial en aplicaciones de extrusión para envases flexibles y en bienes de consumo moldeados por inyección debido a sus excelentes propiedades ópticas.
Propriedades
Copolímeros aleatorios (RACO)
Los copolímeros aleatorios se obtienen mediante la modificación de la cadena de polipropileno mediante la adición de pequeñas cantidades de comonómero, lo que da como resultado propiedades modificadas en comparación con polipropileno homopolimero. Los copolímeros aleatorios proporcionan propiedades ópticas significativamente mejoradas (turbidez y brillo), características de sellado en caliente mejoradas, así como un rendimiento de impacto mejorado. Las resinas RACO PP muestran una buena resistencia química contra la mayoría de los ácidos inorgánicos, álcalis y sales, así como una buena resistencia al agrietamiento por estrés ambiental.
Caracteristicas
- Es adecuado entre. 20 ° C y +95 ° C (debe considerarse en el punto de congelación del fluido en el aislamiento)
- No tóxico y reciclable
- Alta resistencia a los productos químicos
- Superficie interna brillante y lisa
- El color, el olor y el sabor del agua no cambian
- Proporciona aislamiento térmico y acústico
- alta claridad y alta transparencia
- Baja densidad (0.9 g / cm3)
- Excelente reproducción de la superficie del molde.
- Versátil (procesado de muchas maneras)
- Fácilmente coloreado
- Modificado fácilmente
- Buena barrera de vapor de agua
- Excelente resistencia química
- Capaz de ser reciclado
Características de los copolímeros aleatorios
Debido a la menor cristalinidad, los copolímeros aleatorios tienen puntos de fusión y gravedad específica más bajos que los homopolímeros. Los puntos de fusión pueden ser tan bajos como 120°C) con un 7% de comonómero de etileno insertado en unidades individuales. Las inserciones múltiples de etileno no contribuyen significativamente a los cambios en el punto de fusión. La gravedad específica del copolímero aleatorio es ligeramente más baja que la del homopolímero, desde 0.89 – 0.90. Los puntos de fusión más bajos dan como resultado una distorsión térmica más baja (63–96°C a 0,45 MPa; 66 psi) y temperaturas de reblandecimiento (las temperaturas de reblandecimiento en polipropileno varían de 140–155°C), y las temperaturas de sellado térmico más bajas hacen que los copolímeros aleatorios sean útiles en películas termosellables. Las temperaturas de transición vítrea de los copolímeros aleatorios son generalmente más bajas que las de los homopolímeros, dependiendo del tipo, la cantidad y la distribución del copolímero. Reduce la cristalinidad y aumenta cantidades de material amorfo, además de temperaturas de transición vítrea más bajas, dan como resultado una resistencia al impacto algo mayor en copolímeros aleatorios. La resistencia al impacto de Gardner de un copolímero aleatorio con 3% de etileno es de aproximadamente 28 J (250 in.-lb.), mientras que la de un homopolímero típico es de aproximadamente 11 J (100 in.-lb.). La resistencia al impacto a temperaturas más bajas aumenta en copolímeros aleatorios; La resistencia moderada al impacto se retiene a temperaturas tan bajas como 0°C, con una utilidad limitada a –20°C.
Polimerización
Los copolímeros aleatorios se producen al agregar el comonómero, etileno o, menos comúnmente, 1-buteno o 1-hexeno, al reactor durante la reacción de polimerización. El comonómero sustituye al propileno en la cadena de polímero en crecimiento. Las inserciones se distribuyen aleatoria o estadísticamente a lo largo de la cadena y pueden consistir en monómeros individuales, o monómeros múltiples (dos o más moléculas de etileno secuenciales a lo largo de la cadena de polímero). Los copolímeros aleatorios generalmente contienen 1–7% en peso de etileno, con 75% simple y 25% múltiple inserciones. En la práctica, dependiendo del catalizador, las condiciones de polimerización y la reactividad del comonómero en comparación con el propileno, los copolímeros aleatorios pueden volverse algo bloqueantes, con algunas regiones de la cadena de polímero que contienen solo unidades de polipropileno y otras regiones que contienen solo comonómero. La estructura de los copolímeros aleatorios es similar al polipropileno isotáctico, pero la disposición regular y repetitiva de los átomos se ve alterada aleatoriamente por la presencia de unidades de comonómero. El efecto es similar al del aumento de la atacticidad. La cristalinidad se reduce y la movilidad de la cadena de polímero aumenta debido a una menor interacción estérica de los grupos metilo colgantes de polipropileno. La resistencia a la cristalinidad se retiene a temperaturas tan bajas como 0 ° C (32 ° F), con una utilidad limitada a –20 ° C (–4 ° F). La cristalinidad se reduce y la movilidad de la cadena de polímero aumenta debido a una menor interacción estérica de los grupos metilo colgantes de polipropileno.
PP Cargados
El relleno de talco mejora la rigidez, dureza, resistencia a la fluencia, estabilidad dimensional y el HDT del PP. Sin embargo, empeora el aspecto de la superficie y el alargamiento a la rotura. El relleno de carbonato de calcio mejora la dureza de la superficie, el alargamiento a la rotura y la resistencia al impacto con muescas, a un costo menor, en comparación con el talco. Sin embargo, resultan un módulo, resistencia a la tracción y HDT más bajos, en comparación con el talco. El relleno de fibra de vidrio (GF) mejora la rigidez, rigidez, dureza, resistencia a la fluencia, estabilidad dimensional y el HDT del PP pero empeora el aspecto de la superficie y el alargamiento a la rotura. Hay una mayor mejora en las propiedades, si las cargas / fibras se acoplan al PP. La modificación del caucho, para producir un grado de elastómero modificado, mejora la resistencia al impacto a baja temperatura y el alargamiento a la rotura (tanto de PP-H como de PP-CO). Hay cierta reducción en la rigidez y un aumento en el costo. El uso de caucho ayuda a compensar el efecto de la adición de relleno. La nueva tecnología de polimerización ahora permite la producción de grados blandos directamente polimerizados que compiten con el PP modificado con elastómero. El módulo de flexión de un material superresistente directamente polimerizado puede llegar a 80 MPa. Los productores de PP continúan desarrollándose y creando nuevos mercados. Esto se debe a la increíble versatilidad del material y la naturaleza sofisticada de los sistemas catalizadores de polimerización que se emplean ahora. Por ejemplo, se pueden unir dos polímeros incompatibles, formando lo que se denomina un copolímero de injerto. Para hacer esto, se polimeriza un monómero en presencia de un polímero formado y algo del nuevo polímero formado, injerta químicamente o se une, sobre el polímero existente para unirlos covalentemente. Así, se puede producir un material termoplástico, a base de una poliolefina (PO), sobre la que se une o injerta un material amorfo. Dicho material puede denominarse aleaciones de alto valor. Estas aleaciones competirán con materiales como el nailon, el acetal y el óxido de polifenileno (modificado). Mediante el uso de diferentes comonómeros es posible producir grados que tengan buena resistencia a la intemperie o buena estabilidad dimensional y resistencia al impacto u otro que tenga buena estabilidad dimensional a altas temperaturas. Una gran ventaja de estos copolímeros son sus bajas densidades, que oscilan entre 0,93 y 0,96 g / cm3, independientemente del comonómero injertado. La mayoría de las empresas químicas que producen poliolefinas están invirtiendo en nuevas tecnologías, especialmente catalizadores a base de metaloceno, para obtener una gama más amplia de productos (alta flexibilidad del producto), a costos de producto comparativamente bajos, desde sus instalaciones de producción. Debido a tales desarrollos e inversiones, los homopolímeros y copolímeros basados en olefinas dominarán cada vez más la industria del plástico. El polipropileno catalizado por metaloceno (mPP) se basa predominantemente en propileno y se produce utilizando un catalizador de geometría restringida por metaloceno. El PP producido puede ser un homopolímero o un copolímero y el proceso puede producir tanto polipropileno isotáctico (iPP o miPP) como polipropileno sindiotáctico (sPP o msPP). En general, se afirma que el miPP tiene propiedades que son superiores a otros tipos de iPP, como dureza mejorada, mejor claridad y temperaturas más bajas de termosellado. Se puede utilizar en lugar de polipropileno agrietado con peróxido post-reactor y PP de grado médico (mPP tiene menos extraíbles). Ahora también están disponibles calidades extra rígidas con buena claridad y resistencia al impacto. En la actualidad, el mPP cuesta más que el PP convencional, pero se puede procesar en equipos similares.
Resistencia química
Resistente a: La resistencia química del PP es muy similar a la del HDPE. El PP es resistente a una amplia gama de disolventes comunes y líquidos orgánicos. Tiene una excelente resistencia al agua caliente y a los productos químicos. Solo puede ser disuelto por hidrocarburos aromáticos, como el xileno, a temperaturas elevadas. Es relativamente indiferente a las soluciones acuosas, incluidos los ácidos fuertes y los álcalis. Debido a los problemas de hinchamiento a temperatura ambiente, no se recomienda su uso con hidrocarburos aromáticos (por ejemplo, benceno) e hidrocarburos clorados (por ejemplo, tetracloruro de carbono, clorobenceno, cloroformo y tricloroetileno). El PP también se hincha con ésteres (por ejemplo, DBP y DOP), éteres (por ejemplo, éter dietílico), asfalto, aceite de alcanfor y varios agentes oxidantes acuosos (por ejemplo, ácido nítrico diluido y permanganato de potasio). El PP puede eventualmente amarillear y perder algo de elongación al romperse como resultado de la radiación, aunque los envases y las bolsas de PP pueden esterilizarse mediante radiación gamma. Hay disponibles formulaciones específicamente diseñadas, que incluyen paquetes de aditivos, para PP y un material estabilizado de este tipo puede exponerse a 5 Mrad de radiación gamma y aún mantener propiedades físicas útiles hasta por cuatro años. El paquete de aditivos puede contener un estabilizador de luz de amina impedida (HALS) y antioxidantes. Los artículos de PP pueden esterilizarse con vapor ya que el material puede soportar temperaturas del orden de 125 ° C / 257 ° F. Debido a la naturaleza inerte de este material, también es posible la esterilización con óxido de etileno (EtO). 9. No resistente a: En general, el PP no es resistente a la exposición al aire libre a menos que esté protegido con negro de carbón o estabilizador UV. Es menos resistente a los rayos UV que el HDPE. Los estabilizadores de luz no negros más comúnmente utilizados son aquellos basados en absorbentes ultravioleta (por ejemplo, 2-hidroxi-4-alcoxibenzofenonas y 2- (2'hidroxifenil) benzotriazoles, quelatos de níquel (11), quelatos de 3,5-di-terc- 4-hidroxi-benzoatos de butilo y estabilizadores de luz de amina impedida (HALS). Los sistemas de estabilizadores mixtos suelen ser mucho más eficaces que un solo estabilizador. La introducción de estabilizadores de luz de amina impedida a base de polisiloxano ha mejorado drásticamente la estabilidad UV. Debido a la presencia de átomos de carbono terciario, el PP es susceptible a la oxidación a las altas temperaturas que se experimentan durante el procesamiento de la masa fundida. Las combinaciones de antioxidantes se utilizan ampliamente, ya que se encuentra que dichas combinaciones son mucho más eficientes que un solo material. Una combinación ampliamente utilizada, utilizada como El paquete estabilizador de procesamiento (porque ambos materiales son aceptables para el envasado de alimentos) es hidroxitolueno butilado (BHT) y tiodipropionato de dilaurilo (DLTDP). Un fenotipo de mayor peso molecular, estéricamente impedido También se puede utilizar como estabilizador de calor a largo plazo. El nivel de uso varía entre 0,05% y 0,25%. El PP se disuelve mediante hidrocarburos aromáticos y clorados a temperaturas elevadas (85 ° C / 185 ° F). Los agentes oxidantes fuertes, como el óleo y el ácido nítrico humeante (especialmente cuando están calientes) lo degradan. Es menos resistente a la oxidación térmica que el HDPE. Las altas temperaturas y el contacto con cobre o aleaciones cuprosas provocarán una rápida descomposición. Sin embargo, hay grados disponibles que contienen estabilizadores térmicos para reducir eficazmente este problema de degradación.
Resistencia a la llama
Los materiales de PP se queman fácilmente, pero hay varios retardadores de llama disponibles. El polifosfato de amonio es un retardante de llama no halogenado popular para PP que se usa en forma de masterbatch y es estable a temperaturas de hasta 260°C. Debido a las temperaturas de procesamiento relativamente altas requeridas para el PP, el uso de trihidrato de aluminio (ATH) como retardante de llama es limitado, ya que se descompone a ~ 200˚C / 392˚F. Se pueden utilizar compuestos a base de hidróxido de magnesio, que se descompone a temperaturas más altas. Cuando se calienta en ausencia de una llama, el material se derretirá a ~ 170 ° C / 338 ° F y la descomposición comenzará a aproximadamente 300 ° C / 572 ° F con el desprendimiento de hidrocarburos de bajo peso molecular. Estos pueden encenderse con una llama o una fuente de calor radiante y, una vez que se encienden, el material seguirá ardiendo incluso si se elimina la fuente de ignición. La quema se acompaña de la formación de gotitas fundidas en llamas
Reprocesamiento
Cuando se recupera este material, se puede mezclar hasta un 15% con el material virgen. Si el material se ha reciclado demasiadas veces, se degradará. Esto se demuestra por una disminución en MFR, un aumento en la fragilidad, olor excesivo de los productos y signos de descomposición, como quemaduras o rayas. El mPP es químicamente más estable que el PP convencional. Esto da como resultado una menor degradación química durante el procesamiento, por lo que el MFR (peso molecular) permanece más constante. Por esta razón, el mPP puede reciclarse con más frecuencia o utilizarse en niveles de materia prima más altos que el PP convencional.
Aplicaciones
Las aplicaciones típicas de PPH son para fibras, recipientes para lácteos termoformados, películas orientadas y no orientadas y moldes de inyección de paredes delgadas. También se utiliza en aplicaciones que utilizan su alta temperatura de distorsión por calor (HDT). Los ejemplos incluyen carcasas eléctricas, secadores de pelo y freidoras. Un copolímero de bloques de etileno-propileno (es decir, basado en propileno y etileno) puede denominarse copolímero de impacto, copolímero heterofásico, polialómero, copolímero de propileno o como alómero. También se puede abreviar como PP, PP-CO o PP-B (copolímero de bloque). Los copolímeros de bloque, que pueden contener un contenido de etileno más alto que un copolímero aleatorio, se utilizan a menudo en lugar de PPH en el moldeo por inyección, ya que el moldeo de secciones gruesas (sin huecos) es más fácil. Estos copolímeros tienen una temperatura de distorsión por calor (HDT) más baja, menos claridad, menos brillo y menos rigidez, pero mayor resistencia al impacto (incluso a bajas temperaturas) y resistencia a la fatiga que el PP-H. Su flujo es más rígido y demuestran una mayor contracción del molde que la PPH. A medida que aumenta la proporción de etileno, el material se vuelve más suave y resistente. Los materiales comerciales a menudo tienen de un 5% a un 15% de bloques de etileno, lo que evita el problema de la pérdida de resistencia al impacto por debajo de la temperatura ambiente (la transición de dúctil a frágil puede ser tan baja como -40°C). Las aplicaciones típicas son para láminas, perfiles, cajas, artículos para el hogar, cajas de baterías de automóviles y parachoques. Pueden producirse materiales flexibles, con excelente claridad, mediante la copolimerización aleatoria de propileno con etileno. La temperatura de transición de dúctil a frágil es de aproximadamente 10°C. Las aplicaciones típicas para tales grados blandos de PP son para películas de embalaje y para envases, donde la claridad es muy importante. El moldeo por soplado, el moldeo por inyección y el termoformado se utilizan para producir estos envases. Algunos copolímeros aleatorios (pueden ser conocidos como PP RACO) se están promocionando para aplicaciones de moldeo por soplado, ya que son materiales transparentes con un alto brillo y una temperatura de ablandamiento Vicat (VST) de aproximadamente 128°C (aproximadamente 200°C menos que PP-H). Dichos materiales compiten con otros materiales termoplásticos blandos, como PPVC y EVA. Los grados de mPP ahora están disponibles con un módulo de elasticidad 60% mayor que un PP-RACO, pero con la misma transparencia. PP (es decir, PP-H y PP-CO) puede tener una dureza Rockwell (escala R) de aproximadamente 90, una densidad de 0,9 g / cm3, un punto de ablandamiento Vicat de aproximadamente 150°C y un calor temperatura de distorsión de aproximadamente 100°C (los copolímeros aleatorios tienen valores más bajos que esto). Las piezas hechas de PP pueden resistir la esterilización con agua hirviendo y vapor y no sufren problemas de agrietamiento por estrés ambiental (ESC). La temperatura máxima de servicio es superior a 100˚C (110˚C). Con su combinación de peso ligero, tenacidad, resistencia a altas temperaturas, rigidez y excelente resistencia al ataque químico, el PP es adecuado para una amplia gama de componente. Sin embargo, a pesar de la alta rigidez de este material, está sujeto a fluencia y no debe usarse en aplicaciones donde se cargará continuamente bajo una gran tensión. Aprovechando el efecto de bisagra integral, se pueden producir bisagras muy largas de forma continua. PP-HO produce bisagras que son ligeramente superiores a PPCO. Para esta aplicación se utilizan calidades de flujo fácil, pero sin llenado. Debido a que es químicamente inerte, posee una alta rigidez y su resistencia a temperaturas razonablemente altas, el PP se utiliza en la fabricación de tuberías para aplicaciones como calefacción por suelo radiante, tuberías de alta presión, transporte de productos químicos y recargas de bolígrafos. Los grados PP retardantes de fuego se utilizan para tuberías y accesorios de agua domésticos. Debido a sus buenas propiedades de barrera al agua, la película de PP se utiliza para envasar pan y otros productos que deben mantenerse secos, como papas fritas y cigarrillos. Cuando están orientadas biaxialmente, estas películas tienen buena tenacidad y son transparentes. Existe un gran mercado de cintas de PP que se pueden utilizar para el respaldo de alfombras o convertir en hilo. El PP reforzado con vidrio ahora se extruye en perfiles y láminas. Tiene mayor rigidez y mejor estabilidad térmica que los grados no reforzados. El desgaste de la extrusora es mucho mayor con estos grados. El PP espumado o expandido se usa cada vez más para muchas aplicaciones debido a su ligereza, bajo costo y buenas propiedades estructurales. La densidad de mPP es similar a la del PP convencional (0,9 g / cm3). Se utiliza en lugar de polipropileno agrietado con peróxido (CR PP) post-reactor y para PP de grado médico, ya que el mPP tiene menos extraíbles. El mPP cuesta más que el PP convencional, pero puede procesarse en equipos similares. Pueden usarse otras poliolefinas de metaloceno (mPO) para la modificación de PP en lugar de los cauchos EPDM y / o EPR. Se afirma que el uso de un elastómero de poliolefina (POE) o un plastómero de poliolefina (POP) como modificador, da como resultado un equilibrio superior de rigidez / tenacidad, alta claridad, facilidad de composición y facilidad de manejo (porque están disponibles en forma de pellet). Cuando el POE y el POP se basan en un copolímero de etileno-buteno, el PP modificado con mPO tiene un flujo más alto y una contracción y deformación reducidas. La contracción resultante puede ser similar o menor que la del ABS, y el coeficiente de expansión térmica (CLTE) puede ser tan bajo como 2,4 x 105 pulg / pulg. También se puede usar un modificador de mPP junto con PP aleatorio nucleado, para producir un material transparente con buena tenacidad a baja temperatura..
Espectrometría infrarroja por Transformadas de Fourier (FTIR)
Polipropileno biaxialmente orientado o BOPP
Cuando la película de polipropileno se extruye y se estira tanto en la dirección de la máquina como en la dirección transversal se denomina polipropileno biaxialmente orientado o BOPP por sus siglas en inglés (Biaxially Oriented Polypropylene). La orientación biaxial aumenta la fuerza y la claridad. Esta película es ampliamente utilizada como un material de embalaje para el envasado de productos tales como productos de botanas, productos frescos y productos de confitería. Un uso típico es la envoltura de CD’s, DVD’s, etiquetas de refrescos (laminadas e impresas generalmente) y cigarros. Es fácil de recubrir, de imprimir y el laminado se usa para dar la apariencia y propiedades necesarias para su uso como un material de envasado. Este proceso se denomina normalmente como la conversión. Se produce normalmente en grandes rollos que son cortados de forma longitudinal en máquinas periféricas en pequeños rollos para su uso en máquinas de envasado o en otras aplicaciones. No se debe confundir este producto con la Poliolefina Termo Encogible (POF), que es un productos similar a la vista pero fabricado con otro proceso y otras materias primas. El POF además de incluir el Polipropileno también cuenta con Polietlieno. Y su característica principal es que es un producto termo encogible, es decir, que con el uso de aire caliente se encoge y se adapta a la forma del producto.
Proprietà | Unità | (PP HC ) | (PP HOMO) | (PP COPO) |
Transizione vetrosa Tg | °C | –10 | –18 | –28 |
Densità | g/cm2 | 0.92 | 0.91 | 0.91 |
Modulo elastico | MPa | 2 | 1,6 | 900 |
Temperatura di servizio, a lungo termine | °C | 100 | 100 | 70 |
Temperatura di servizio, a breve termine | °C | 100 | 130 | 100 |
Basse temperatura di servizio | °C | –10 | –10 | –20 |