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GAS Y PETROQUIMICA BASICAGAS Y PETROQUIMICA BASICAPETROQUIMICA

POSTGRADO:MATERIALES POLÍMERICOS

MATERIA:

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS POLÍMEROS

POLIMERO:

POLIPROPILENO

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1. INTRODUCCIÓN.

2. ESTRUCTURA MOLECULAR.

3. TIPOS DE POLIPROPILENO.

4. PROPIEDADES.

5. APLICACIONES.

CONTENIDO

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1. INTRODUCCIÓN

• El polipropileno es un termoplástico semicristalino que se produce en presencia de un catalizador estereo específico, tiene múltiples aplicaciones por lo que se considera como uno de los productos de mayor desarrollo en el futuro, su tecnología de polimerización es la de menor impacto al medio ambiente.

• La polimerización catalítica del propileno fue descubierta por Natta en 1954. La investigación de los sistemas catalíticos estereo específicos para polimerizar las olefinas les otorgó a Ziegler - Natta el Premio Nobel de Química en 1963.

• Los principales procesos comerciales de polimerización son los siguientes:

Procesos en solución.

Procesos en suspensión.

Procesos en fase gas.

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Los mecanismos de reacción y el sistema catalítico determinan la estructura molecular del polímero.

El inicio de la polimerización se da por la activación del sistema catalítico y se termina por la adición de un agente de transferencia como el hidrógeno, mismo que se utiliza para controlar sus propiedades físicas; la longitud promedio de las cadenas, el peso molecular, la viscosidad.. Etc.

2. ESTRUCTURA MOLECULAR

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La estructura molecular del polipropileno es lineal, con un grupo metilo (CH3) ramificado que proporciona tres estructuras isómeras.

Isotáctica

Sindiotáctica

Atáctico

2. ESTRUCTURA MOLECULAR

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En la estructura del Polipropileno Isotáctico, todos los grupos metilos de la cadena principal están del mismo lado.

En la estructura del Polipropileno Sindiotáctico, los grupos metilo están distribuidos en forma alternada en ambos lados de la cadena principal.

Las estructuras Isotácticas y Sindiotácticas, tienen una estructura molecular ordenada y semicristalina que le proporciona al polímero propiedades físicas excepcionales.

En la estructura del Polipropileno Atáctico tiene los grupos metilos distribuidos al azar en la cadena principal, no tiene ningún tipo de orden y es completamente amorfo.

Los procesos industriales se dirigen ha obtener polipropileno isotáctico, que es el de mayor interés comercial.

2. ESTRUCTURA MOLECULAR

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3. TIPOS DE POLIPROPILENO

PP HOMOPOLÍMERO:

Se produce utilizando únicamente propileno como monómero, es altamente cristalino lo que le proporciona rigidez y dureza, a bajas temperaturas tiene baja resistencia al impacto y su transparencia se considera baja en algunas aplicaciones.

PP COPOLÍMERO RANDÓMICO (AL AZAR):Se produce por la adición de un comonómero generalmente entre 1 - 7 % de: Etileno, el copolímero obtenido comparado con el homopolímero, tiene menor temperatura de transición vítrea y de fusión, menor cristalinidad, más transparente, menor calor de distorsión, menor temperatura de ablandamiento y menor temperatura de sellado en sus aplicaciones.

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COPOLÍMEROS BLOQUE:

Se caracterizan por el contenido de etileno entre el 10 y 25%, durante la polimerización se forma una fase bipolimérica de Etileno-Propileno de características gomosas.

Se producen mediante un sistema de reacción en cascada, en el primer reactor se obtiene el homopolímero que posteriormente se transfiere al segundo reactor donde se le adiciona Etileno y Propileno para formar el copolímero en bloque con Etileno (60%) – Propileno (40%).

El copolímero en bloque también se le denomina como: de alto impacto, copolímero heterofásico, se utiliza en aplicaciones que requieren de elevada resistencia al impacto y dureza en especial a bajas temperaturas T=-35 ºC. La resistencia al impacto depende del tipo, cantidad y morfología de la fase elastomérica (etileno-propileno), la rigidez se determina por la matriz de polipropileno, misma que es inferior a de los homopolímeros.

3. TIPOS DE POLIPROPILENO

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4. PROPIEDADES

Las condiciones de operación y el sistema catalítico empleado en la polimerización, determinan la distribución del peso molecular, mismo que influye en la determinación de las propiedades mecánicas del polímero obtenido.

En el sistema catalítico Ziegler-Natta es común encontrar distribuciones de pesos moleculares anchas, comparadas con la de los polímeros fabricados con los catalizadores de tipo Metaloceno.

El PP Isotáctico comercial tiene las siguientes propiedades:Peso Específico entre 0.9 y 0.91 g/cm3. Temperatura de reblandecimiento más alta que el PEAD y PEBD Gran resistencia al stress cracking. Mayor tendencia a ser oxidado y mala resistencia a la luz U V. Tiene un grado de cristalinidad intermedio entre el PEAD y el PEBD.

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4. PROPIEDADES.

Propiedades Mecánicas del Polipropileno.

Homopolímero Copolímero

Modulo elástico en tracción (GPa) 1.1 - 1.6 0.7 - 1.4

Alargamiento de rotura en tracción (%) 100 - 600 450 - 900Carga de rotura en tracción (MPa) 31 - 42 28 - 38

Modulo de flexión (GPa) 1.19 – 1.75 0.42 – 1.40

Resistencia al impacto (kJ/m2) 4 – 20 9 - 40

Dureza Shore D 72 - 74 67 -73

El P P: tiene muy buena resistencia a la fatiga, por ello la mayoría de las piezas que incluyen bisagras utilizan este material.

Propiedades Ópticas. El PP homopolímero es transparente con un índice de refracción aprox. En 1.5, esto, unido a su buena resistencia mecánica, lo hace un material muy utilizado para la producción de vasos desechables.

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4. PROPIEDADES.

Propiedades Térmicas

Polipropileno

Temperatura: Homopolímero Copolímero

De fusión °C 160 – 170 130 – 168

Maxima de uso continuo °C 100 100

Transición Vitrea °C -10 -20

Calor específico (J/ °K*Kg) 1700 - 1900

Coeficiente de expansión térmica (1/ 10-6 °K 100 - 180

Conductividad térmica a 23 °C (W/ m °K) 0.01 - 0.22

A baja temperatura el PP Homopolímero se vuelve frágil típicamente a T= 0 ºC, el PP copolímero conserva su ductilidad hasta una temperatura de T= - 40 ºC.

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4. PROPIEDADES.

Propiedades Eléctricas Constante Dieléctrica @1MHz 2.2-2.6Factor de Disipación a 1 MHz 0.0003 – 0.0005Resistencia Dieléctrica ( kV mm-1 ) 30 – 40Resistividad Supeficial ( Ohm/sq ) 1013

Resistividad de Volumen ( Ohmcm ) 1016 - 1018

Resistencia Química Acidos - concentrados Buena-AceptableAcidos - diluidos Buena-AceptableAlcalís BuenaAlcoholes BuenaCetonas BuenaGrasas y Aceites Buena-AceptableHalógenos MalaHidro-carbonios halógenos Buena-MalaHidrocarburos Aromáticos Aceptable

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Propiedades para Película de PolipropilenoPropiedad Valor

Alargamiento a la Rotura % 50-1000

Factor de Disipación @1 MHz 0.0003

Permeabilidad al H2O @25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 16

Permeabilidad al H2O @38C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 70

Permeabilidad al CO2 @25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 6@30 °C

Permeabilidad al H2 @25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 30

Permeabilidad al N2 @25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 0,3

Permeabilidad al O2 @25C x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 1.7@30°C

Resist. Dieléctrica a 25µm de grosor kV mm-1 200Resistencia al Desgarre Inicial g µm-1 18-27Temperatura de Sellado en Caliente C 140-205

4. PROPIEDADES.

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4. PROPIEDADES.

Propiedades para Tubo de Polipropileno

Propiedad Valor

Material :Tubo Orientado Biaxialmente

Módulo de Tracción – Longitudinal (Gpa ) 2

Módulo de Tracción – Transversal ( Gpa ) 1.3 – hoop

Resistencia a la Tracción – Longitudinal (Mpa ) 125

Resistencia a la Tracción – Transversal ( Mpa ) 40 - hoop

Resistencia al Impacto Relativo 2.5

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5. APLICACIONES.

El polipropileno es uno de los plásticos con mayor crecimiento en el consumo de los últimos años y se prevé que continúe creciendo más que los otros grandes termoplásticos (PE, PS, PVC, PET). En 2005 la producción y el consumo de PP en la Unión Europea fue de 8 y 9 MTA respectivamente, el volumen es sólo inferior al del PE.

El PP se transforma por diferentes procesos, los más utilizados son los siguientes:

Moldeo por Inyección: se usa para hacer varios tipos de artículos, entre ellos frascos, tapas, muebles plásticos, cuerpos de electrodomésticos, aparatos domésticos y piezas de automóviles.

Moldeo por Soplado: Se usa para la producción de recipientes huecos; frascos, botellas, tanques de vehículos, etc.

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Producción de película: •Película biorientada (BOPP), es la más extendida, representa más del 20% del mercado del embalaje flexible.

•Película moldeada ("cast film") •Película soplada ("blown film"), actualmente tiene un mercado pequeño sin embargo el crecimiento es rápido.

Extrusión: con este proceso se obtienen los artículos continuos, entre ellos los tubos, los termo formados como los potes, vasos y las fibras que se utilizan en telares para la producción de tejidos, bolsas, etc.

Fibras de Polipropileno: el material es extruido y forzado a pasar a través de minúsculos orificios, formando las fibras que se emplean en la producción de alfombras, tapices y hilos, productos higiénicos desechables, ropas protectoras, etc. Estos productos se benefician de la tenacidad y flexibilidad del PP.

5. APLICACIONES

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5. APLICACIONES

Envases de Pared Delgada.Una de las tendencias, en la industria del moldeo por inyección actual, es el diseño de piezas con espesores menores de 0.8 mm, conocidas como "de pared delgada“, disminuye el peso de la unidad y los tiempos de ciclo incrementando la productividad, las principales aplicaciones del PP en este campo se encuentran en artículos tales como las copas de postre, los potes de margarina, los baldes de helado, entre otros.

Industria Automotriz.En este campo el PP ha encontrado nuevas aplicaciones aportando confort visual y al tacto en el interior de los autos, estabilidad dimensional en los compartimentos del motor, óptima resistencia frente a los agentes climáticos y buena recepción a los tratamientos decorativos en las superficies, estas características han logrado que en la actualidad el polipropileno sea uno de los plásticos más importantes de la ingeniería del automóvil.

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