FABRICACIÓN

Proceso general de fabricación del Policloropreno

Los polímeros de neopreno son principalmente fabricados usando polimerización por emulsión en reactores batch y el polímero es aislado mediante procedimientos de secado en frío.

La polimerización del cloropreno involucra los mismos pasos de la polimerización por emulsión de otros monómeros de dienos, principalmente:

Las cantidades apropiadas de azufre son disueltas en el cloropreno y la solución se emulsifica en una fase acuosa conteniendo hidróxido de sodio y la sal de sodio producto de la condensación del ácido naftalensulfonico.

Las dos fases liquidas son emulsificadas recirculándose a través de una bomba centrifuga, con el objetivo de darle a las partículas un tamaño de 3 micrómetros de diámetro. Cuando la Emulsificación es completada, le mezcla se lleva al polimerizador, el cual está enchaquetado y con agitación. La polimerización se inicia con una solución acuosa de persulfonato de potasio. La temperatura se mantiene a 40°C mediante la recirculación de salmuera y el control en la velocidad de agitación.

La conversión del monómero es seguida de la medición de la gravedad específica de la emulsión. La polimerización se detiene al 91% de conversión (gravedad especifica de 1.069) añadiendo una solución de xileno y disulfuro de tetraetiltiurano (un plastificante y estabilizador). La emulsión se pasa por un filtro de vapor para recoger el monómero que no ha reaccionado y se enfría entonces a 20°C, esta temperatura se mantiene durante 8 horas con el fin de estabilizar el polímero (plastificación). Luego el látex alcalino se acidifica a un pH de 5.5 – 5.8.

Esto termina la acción plastificadota del disulfuro de tiurano, preparando el látex para el asilamiento del polímero.

El neopreno es aislado del látex mediante un procedimiento de coagulación continua de la película de polímero seguida de un lavado y un secado. El polímero seco es seccionado en tiras continuas y empacado. El éxito de este proceso depende de la lograr la completa coagulación del látex en unos pocos segundo a una temperatura de entre -10°C y -15°C, lo cual le proporciona a la película suficiente resistencia para soportar el lavado y el secado.

La principal innovación ha sido probablemente el desarrollo de procesos de la polimerización continua. Lo cual tiene influencias significativas en el costo de fabricación. En plantas de producción múltiple es preferible usar un proceso batch.

 

Proceso específico de fabricación de Neopreno

(Patente No. 1’967.861)

Se agitan 400 gr. de agua que contienen 8 gramos de oleato de sodio en un reactor agitado rápidamente, se agregan lentamente 400 gr. de 2-Cloro-1,3-butadieno, resultando una emulsión acuosa. Después de 15 minutos el calor de la emulsión comienza a subir como resultado del calor de polimerización. Para evitar pérdidas debido a la evaporación de la mezcla, esta debe enfriarse sumergiendo el recipiente en un baño de hielo de manera que la temperatura se mantenga a 30°.

La agitación debe detenerse cuando comience a subir la temperatura debido al calor de polimerización y cuando se haya obtenido una emulsión.

La emulsión se deja en reposo durante un tiempo entre 2 y 8 horas. El resultado de la polimerización completa es un líquido de color parecido al de la leche en el cual se observa un movimiento browniano al ser visto al microscopio.

Este látex es secado preferiblemente mediante capaz delgadas dispuestas sobre un plato poroso. De esto se obtiene una película semitransparente, inodora la cual es ligeramente elástica, no plástica e insoluble en benceno. La coagulación del látex con ácido acético produce un plástico blanco que contiene mucha agua.

Cuando se retira el agua por medio de presión o evaporación, el látex pierde su plasticidad y se convierte en elástico.

La tasa de polimerización puede aumentarse subiendo la temperatura y disminuirse bajando la temperatura.

Con temperaturas más bajas se produce un látex de mayor resistencia.

 

Sistemas de curado para el polímero

Normalmente se usan óxidos metálicos y combinaciones de oxido de zinc y magnesio especialmente calcinada. El magnesio retarda el tiempo de curado, pero si se permite el tiempo suficiente se obtiene un buen nivel de curado.

 

Antioxidantes y antiozonantes para la preservación del polímero

Los antioxidantes son esenciales en todos los compuestos de neopreno para una buena preservación. En la mayoría de los casos se usa el N-fenil-β-naftilamina. En compuestos donde se debe preservar el color se usan fenoles.

Generalmente la resistencia del Policloropreno vulcanizado al ozono es buena, pero para una protección superior requiere de la adición de fenilendiamidas. Estos compuestos protectores no son recomendados para los casos donde el neopreno se halla coreado.

 

Vulcanización del polímero

La primera vulcanización del polímero (1930) se hizo con oxido de zinc, azufre, ácido esteárico y un antioxidante.

El doble enlace del Policloropreno está lo suficientemente desactivado por el átomo electronegativo como para impedir la vulcanización directa. El contenido de clorato alílico promedio en el Policloropreno es del 1,5% del contenido total de cloro presente.

Los óxidos metálicos son necesarios pero no suficientes para la vulcanización. Estos únicamente facilitan el control de la vulcanización y permiten alcanzar un buen grado de esta.

El efecto de la temperatura en la vulcanización muestra una relación constante con la energía de activación de 126 kJ/mol para un curado a 175°C en la presencia o no de un acelerador orgánico. Debajo de esa temperatura y con la presencia de un acelerador, la energía de activación es de sólo 42 kJ/mol.

Se cree que los aceleradores orgánicos usados durante el curado del Policloropreno operan de dos mecanismos.


Uno de estos mecanismos es por medio de la dialcanización de las unidades activas de cloro en los polímeros, así:

El cloruro de zinc formado es un ácido fuerte de Lewis y puede acelerar el proceso de alquilación.

El segundo mecanismo se propuso para explicar la vulcanización (*) con tioúreas como la etilentioúrea (de uso muy común).

 

(*) Vulcanizado: Por medio de este proceso se le otorga a los polímeros mayor elasticidad y resistencia a los cambios de temperatura. También se les da propiedades de impermeabilidad a gases y resistencia a la abrasión, los agentes químicos, al calor y a la electricidad.

 

                                                                                                Ir a inicio