Características generales del polímero

Introducción

Estructura del Polipropileno

Obtención del Polipropileno

Características generales

Polipropileno : Polímero vinílico.

Influencia del tipo de carga en la conducta mecánica de polipropileno

 

Introduccion

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Es un termoplástico que reune una serie de propiedades que es difícil encontrar

                            En otro material como son:

                          ·       Físicas

                          ·       Químicas

                                                  ·       Mecánicas 

                                                  ·       Eléctricas

 

 

Su alta estabilidad térmica le permite trabajar durante mucho tiempo a una temperatura de 100°C en el aire.

También es resistente al agua hirviente pudiendo esterilizarse a temperaturas de hasta 140°C sin temor a la deformación

V E N T A J A S

·     Ligero

·     Alta resistencia a la tensión y a la compresión

·     Excelentes propiedades dieléctricas

·     Resistencia a la mayoría de los ácidos y álcalis

·     Bajo coeficiente de absorción de humedad

APLICACIONES  TÍPICAS

·       Tanque y depósitos para químicos

·       Mobiliario de laboratorio

·       Placas de presión para filtros

·       Componentes para bombas

·       Prótesis,  etc. No es tóxico

·       No mancha

 

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Estructura del Polipropileno.

http://www.cuyonet.com.ar/Cuyo/CuyoLen/0,2390,ai%255FIdnLanguage%252A202,00.html

El polipropileno se sintetiza por la polimerización del propileno.

Las macromoléculas de polipropileno contienen de 5,000 a 20,000 unidades monoméricas. El arreglo estérico de los grupos metilo unidos en cada átomo de carbono secundario puede variar. Si todos los grupos metilos se ubican en el mismo lado de la cadena molecular, el producto se conoce como polipropileno "isotáctico". Solamente el polipropileno isotáctico cumple con los requisitos necesarios para uso en la fabricación de artículos sólidos.

La estructura estereo-regular favorece el desarrollo de regiones cristalinas. En las piezas moldeadas se obtiene una cristalinidad del 50 al 70%, dependiendo de las condiciones de procesamiento. Las cadenas moleculares raramente se incorporan en su totalidad a los dominios cristalinos, ya que contienen partes no isotácticas, y por lo tanto, incapaces de cristalizar. Es por eso que se usa el término "parcialmente" cristalinos. La estructura cristalina da origen a alta resistencia y rigidez a partir de las fuerzas secundarias, mientras que las regiones desordenadas amorfas retienen una gran movilidad. El polipropileno isotáctico es entonces un material termoplástico que, aún por encima de la temperatura de transición de segundo orden, presenta una relativamente alta rigidez y resistencia.

Rango de productos


El rango de productos comprende homopolímeros, copolímeros bloque y copolímeros random.

Homopolímeros:


Los homopolímeros son altamente isotácticos y por ende muy cristalinos. Los artículos producidos con estos materiales presentan alta rigidez, dureza y resistencia a la deformación por calor.

Copolímeros de Impacto :

Los copolímeros de impacto son copolímeros en bloque de etileno-propileno que muestran una alta resistencia al impacto tanto a temperatura ambiente como a bajas temperaturas. La línea de productos ofrece una extensa gama de fluencias. El rango de resistencia al impacto se extiende desde moderada a muy alta, con materiales que poseen un alto contenido de goma y una alta resistencia al impacto a muy bajas temperaturas. En el otro extremo se encuentra el 2240P, que es un material de moderado impacto, elevada rigidez y alta resistencia a la deformación por calor.

Copolímeros Random


Los copolímeros random poseen un menor grado de cristalinidad que los homopolímeros, por lo que presentan un rango de fundido más amplio, mayor transparencia y son más resistentes al impacto a temperatura ambiente.

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Obtención del Polipropileno.

http://www.telecable.es/personales/albatros1/quimica/industria/polipropileno.htm

El polipropileno se obtiene mediante la polimerización del propileno en presencia de catalizadores alquilmetálicos:

El propileno es el polímero comercial de más baja densidad y facilidad de moldeo. Se utiliza en una gran cantidad de láminas, fibras y filamentos. Entre sus propiedades cabe destacar su alto punto de fusión (no funde por debajo de los 160º C), una gran rigidez, alta resistencia a la rotura y a la abrasión, propiedades dieléctricas, bajo rozamiento, superficie brillante y flotación en agua. Es resistente a los ácidos, a los álcalis y a muchos disolventes orgánicos. Se recalienta cerca de los 100º C.

El polipropileno se comercializa con distintos pesos moleculares según su finalidad. Además del polipropileno existen en el mercado una gran cantidad de copolímeros del propileno. Los más importantes son los de propileno-etileno.

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Características generales.

http://www.psrc.usm.edu/spanish/pp.htm

El polipropileno es uno de esos polímeros versátiles que andan a nuestro alrededor. Cumple una doble tarea, como plástico y como fibra. Como plástico se utiliza para hacer cosas como envases para alimentos capaces de ser lavados en un lavaplatos. Esto es factible porque no funde por debajo de 160 oC. El polietileno, un plástico más común, se recalienta a aproximadamente 100oC, lo que significa que los platos de polietileno se deformarían en el lavaplatos. Como fibra, el polipropileno se utiliza para hacer alfombras de interior y exterior, la clase que usted encuentra siempre alrededor de las piscinas y las canchas de mini-golf. Funciona bien para alfombras al aire libre porque es sencillo hacer polipropileno de colores y porque el polipropileno, a diferencia del nylon, no absorbe el agua. Estructuralmente es un polímero vinílico, similar al polietileno,sólo que uno de los carbonos de la unidad monomérica tiene unido un grupo metilo. El polipropileno se puede hacer a partir del monómero propileno, por polimerización Ziegler-Natta> y por polimerización catalizada por metalocenos.

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Polipropileno : Polímero vinílico.

http://www.psrc.usm.edu/spanish/vinyl.htm

Los polímeros vinílicos son polímeros obtenidos a partir de monómeros vinílicos; es decir, pequeñas moléculas conteniendo dobles enlaces carbono-carbono. Constituyen una gran familia de polímeros. Veamos cómo obtenemos un polímero vinílico a partir de un monómero vinílico, usando como ejemplo el polímero vinílico mas simple, el polietileno. El polietileno se obtiene a partir del monómero etileno, llamado también eteno. Cuando polimeriza, las moléculas de etileno se unen por medio de sus dobles enlaces, formando una larga cadena de varios miles de átomos de carbono conteniendo sólo enlaces simples entre sí.

Los polímeros vinílicos más sofisticados se obtienen a partir de monómeros en los cuales uno o más de los átomos de hidrógeno del etileno han sido reemplazados por otro átomo o grupo atómico. Veamos qué podemos hacer si reemplazamos uno de esos átomos de hidrógeno. Podemos obtener un gran número de plásticos comunes.

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Influencia del tipo de carga en la conducta mecánica de polipropileno.

Las arcillas aniónicas naturales y las mezclas de hidróxidos laminados conteniendo

aniones que puede ser intercambiables son poco conocidas, y por ello su difusión es mucho menor que la de las arcillas catiónicas. Las arcillas aniónicas basadas en compuestos de tipo hidrotalcita se pueden utilizar en diferentes tipos de aplicaciones. En la figura 1 se muestran algunas de las aplicaciones donde este tipo de producto se utiliza con mayor frecuencia.

Figura 1. Algunas aplicaciones de la Hidrotalcita.

El objetivo de esta investigación ha sido analizar comparativamente la conducta mecánica de polipropileno moldeado por inyección y reforzado con una carga tradicional y con diversas hidrotalcitas sintetizadas en laboratorio. Diferentes tipos de hidrotalcitas han sido sintetizados por co-precipitación en diversas soluciones acuosas.

PARTE EXPERIMENTAL

Materiales

Las hidrotalcitas (HT) se han preparado mediante co-precipitación a pH comprendido entre 8.5 y 9.5, utilizando una solución acuosa de MgSO4.7H2O y Al2(SO4)3.18H2O de tal forma que las cantidades de Mg y Al mantengan la relación deseada. Las proporciones Mg/Al utilizadas han sido 1.5; 3 y 4 según la ecuación estequiométrica siguiente:

[Mg(1-x)Alx(OH)2](CO3)x/n.m H2O

donde x = M(III)/[M(II)+M(III)] y n = carga del anión.

La referencia SU se refiere a hidrotalcita preparada en soluciones de magnesio, sulfato de aluminio y carbonato sódico, mientras que la referencia AL se utiliza cuando las soluciones son de cloruro de magnesio, aluminato sódico y carbonato sódico. También se ha utilizado un a hidrotalcita de referencia, R. A la carga de CaCO3 se le ha denominado CC.

Los preparados de hidrotalcitas y sus correspondientes ecuaciones estequiométricas se muestran en la tabla 1.

Tabla 1. Relaciones estequiométricas de las hidrotalcitas utilizadas.

Para la caracterización de estos productos tras la síntesis se han utilizados dos técnicas. Por una parte el análisis mediante espectrometría infrarroja (FTIR), que, aunque no es  una técnica específica para el diagnóstico de los compuestos de hidrotalcita, se ha aprovechado para la identificación de la presencia de diferentes aniones. Las principales bandas de absorción están comprendidas entre 1000 y 1800 cm-1. Mediante análisis termogravimétrico (TGA) se ha estudiado la descomposición térmica de los compuestos de hidrotalcita. Esta descomposición tiene lugar en tres etapas:

Primera etapa: pérdida de agua (hasta los 200ºC),  Segunda etapa: debida a la pérdida de grupos hidroxilo de la lámina de brucita en forma de agua y del anión carbonato en forma de CO2 (a 275 – 450ºC),  Tercera etapa: degradación de la hidrotalcita (por encima de los 600ºC).

En la tabla 2 se muestran los resultados de los análisis termogravimétricos.

La matriz termoplástica utilizada ha sido un polipropileno, PP, Solvay 355 HV 200; con un MFI de 10 g/10 min. Con objetivos comparativos se ha utilizado también una carga reforzante tradicional como el CaCO3.

Tabla 2. Resumen de los datos obtenidos mediante TGA.

Proceso de mezclado y fabricación de probetas

Para el mezclado de los materiales anteriormente mencionados se ha utilizado una mezcladora Rheomix 600/610. un rotor Roller.

La tabla 3 muestra el proceso de cálculo seguido para la determinación de la densidad media de las mezclas hidrotalcita/polipropileno aplicado a uno de los casos estudiados (HT/1.5/1)SU*/PP).

 Tabla 3. Determinación de la densidad de las hidrotalcitas.

 

Con los productos obtenidos en el proceso de mezclado se fabricaron, mediante moldeo por inyección, probetas para realizar ensayos de flexión y tracción. Se ha utilizado una inyectora Battenfeld 1020.

Para la caracterización de los materiales se han realizado ensayos de flexión a tres puntos y de tracción. Se ha utilizado una máquina universal de ensayos mecánicos,  Instron 4206. Los ensayos de flexión se han realizado siguiendo la norma ASTM D-790M, a temperatura ambiente (23±2ºC) y una humedad relativa del 50±5%. Los ensayos de tracción se han realizado de acuerdo con la norma ASTM D-638D en las mismas condiciones de temperatura y humedad del ensayo de flexión.

RESULTADOS

 La figura 2 muestran los resultados de los ensayos de flexión en tres puntos para polipropileno reforzado con diversos porcentajes de carga. La rigidez es proporcional al porcentaje de carga empleado y se consiguen incrementos hasta del 30% al sustituir la carga tradicional por algunas hidrotalcitas. Sin embargo, este incremento de rigidez no lleva consigue un aumento de la resistencia como consecuencia de la menor deformabilidad a medida que incrementa el contenido de carga, inferior incluso a la del polipropileno base.

Figura 2. Variación de las propiedades de flexión en función del contenido de hidrotalcita.

La figura 3 analiza el comportamiento a tracción de polipropileno reforzado con dos hidrotalcitas sintetizadas de proporción Mg/Al: 3/1 y una hidrotalcita tomada de referencia.

Al igual que al analizar la conducta a flexión, se hace evidente que un adecuado control de los constituyentes de la hidrotalcita puede significar una clara mejora en la rigidez del plástico reforzado, aunque ello conlleve a una disminución de propiedades como resistencia y ductilidad, algo habitual para refuerzo de polímeros con cargas.

CONCLUSIONES

Se han sintetizado diferentes hidrotalcitas con el objeto de analizar sus posibilidades como refuerzo de polipropileno comparativamente con otras cargas tradicionales. Estas cargas han sido caracterizadas en su estructura por técnicas físicoquímicas.

Una adecuada elección de la relación estequiométrica permite obtener valores de rigidez del plástico reforzado considerablemente superior a la conseguida con otras cargas.

 

Figura 3. Variación del módulo a tracción versus el contenido de hidrotalcita.

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