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ÍNDICE

Introducción 2

1. Historia y descubrimiento del Polipropileno 3

2. Qué es el Polipropileno 3

3. Estructura del Polipropileno 4

4. Qué es la Cristalinidad 5

5. Procesos de fabricación del Polipropileno 6

5.1. Procesos en Solución 7

5.2. Proceso en Suspensión 7

5.3. Proceso en Fase Gas 8

6. Obtención del Polipropileno 8

7. Tipos de Polipropileno y aplicaciones 8

7.1. Homopolímeros 8

7.2. Copolímeros Random 9

7.3. Copolímeros de Impacto 9

8. Características y aplicaciones generales del Polipropileno 9

9. Propiedades del Polipropileno 10

9.1. Propiedades Físicas 10

9.1. Propiedades Mecánicas 10

9.1. Propiedades Eléctricas 10

9.1. Propiedades Químicas 10

10. Referencia Bibliográfica 10

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INTRODUCCIÓN

El polipropileno es un polímero con características muy especiales que lo hacen ser muy atractivo. La estructura del propileno permite formar diferentes tipos de polímeros, cada uno con características especiales. El polipropileno es uno de esos polímeros versátiles que cumple con una doble tarea, como plástico y como fibra. Como plástico se utiliza para hacer envases rígidos, tuberías, moldes, recubrimientos entre otras muchas cosas. Como fibra, el polipropileno se utiliza para hacer alfombras de interior y exterior, sacos de recolección, muy importantes en la industria, y hasta se trata de realizar una mezcla de concreto con polipropileno para mejorar su resistencia. Desde que Natta y Ziegler descubrieron el sistema básico de polimerización del polipropileno se le ha dado una gran importancia, la prueba está en que apenas tres años después de que se logró el descubrimiento científico, se inició la producción masiva a nivel industrial. Especialmente se le dio importancia al polipropileno isotáctico. Lo que hace atractivo al polipropileno es su combinación de propiedades, la gran resistencia que tiene al calor, así como su dureza generada por las zonas cristalinas, sin contar su gran versatilidad para poder formar nuevos compuestos de diferentes formas. Además económicamente resulta en extremo favorable para las industrias, el monómero es de bajo costo, obtenible por varios métodos. El tipo de polimerización es en extremo efectiva, y muy investigada. El conjunto de estas características simplemente hace al polipropileno un producto muy utilizado en la industria y que continúa mejorando.

Durante los últimos cuarenta años la industria del plástico ha experimentado un enorme grado de crecimiento, debido a una gran demanda por parte de los consumidores. Para damos una idea de este crecimiento. en Estados Unidos. en el año de 1935 se produjeron 35 millones de libras de plásticos. y para 1987 se alcanzó una producción de 57 mil millones de libras. Como consecuencia de esta demanda creciente de plásticos que satisfagan las exigencias del mercado. no es sorprendente que la tecnología futura esté basada en la síntesis y manipulación de polímeros ya existentes. La mezcla de estos polímeros para formar aleaciones es una de las metas comunes de ingenieros y químicos. Estos esfuerzos para crear materiales polimórficos modificados han incrementado la utilidad de los polímeros en nuestro entorno. Los equipos para la manufactura de plásticos han ido sufriendo modificaciones con el paso de los años; desde equipos de polimerización consistentes en un tanque agitado, donde se mezclaban reactivos con enormes cantidades de solvente descuidando la parte ambiental; hasta los equipos actuales que buscan tanto mejoras ambientales como productivas. Tal es el caso de los equipos de extrusión que eliminan los solventes y permiten el aprovechamiento de las propiedades físicas de los polímeros, como la viscosidad, permitiendo llevar a cabo una reacción directa dentro del equipo mismo.

Las compañías productoras de plásticos se han visto en la necesidad de producir polímeros modificados para satisfacer las necesidades de un mercado más exigente en cuanto a calidad y cantidad, que va en crecimiento continuo, y el polipropileno juega un papel clave dentro de esta modernización, porque día con día se logra materiales plásticos con mejores propiedades que se adapten mejor a las necesidades del presente.

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1. HISTORIA Y DESCUBRIMIENTO DEL POLIPROPILENO:

La polimerización catalítica del propileno fue descubierta por el italiano Giulio Natta en 1954 y marcó un notable hito tanto por su interés científico, como por sus importantes aplicaciones en el ámbito industrial. Empleando catalizadores selectivos, se obtuvo un polímero cristalino formado por la alineación ordenada de moléculas de propileno monómero, los altos rendimientos de reacción permitieron su rápida explotación comercial. Aunque el polipropileno fue dado a conocer a través de patentes y publicaciones en 1954, su desarrollo comercial comenzó en 1957 y fue debido a la empresa italiana Montecatini. Pocos años más tarde, otras empresas, entre ellas I.C.I. y Shell fabricaban también dicha poliolefina. Este descubrimiento impulsó la investigación de los sistemas catalíticos estéreo específicos para la polimerización de olefinas y le otorgó a Natta, junto al alemán Karl Ziegler, el premio Nobel de química en 1963.

2. QUÉ ES EL POLIPROPILENO:

Es un polímero termoplástico, parcialmente cristalino (semicristalino), que se obtiene de la polimerización del propileno (o propeno) formado de enlaces simples carbono – carbono y carbono – hidrógeno. Por medio del arreglo molecular del grupo metilo se logran obtener diferentes configuraciones estereoquímicas (isotáctico, sindiotáctico y atáctico). El ordenamiento uniforme del grupo metilo estereoquímicamente genera la configuración isotáctica (la más usada en el polipropileno). Tiene gran resistencia al impacto y contra diversos solventes químicos, así como contra álcalis y ácidos (soluciones acuosas de ácidos inorgánicos, ácidos orgánicos débiles, lejías, alcohol y algunos aceites). El polipropileno tiene una densidad 0,90 gr/cc y su estructura molecular consiste de un grupo metilo (CH3) unido a un grupo vinilo (CH2) - (molécula de propileno ó propeno). Por sus propiedades aislantes hacen que tiendan a cargarse electrostáticamente y acumular polvo.

MONÓMERO DEL POLIPROPILENO

El polipropileno tiene múltiples aplicaciones, por lo que es considerado como uno de los productos termoplásticos de mayor desarrollo en el futuro. Es un producto inerte, totalmente reciclable, su incineración no tiene ningún efecto contaminante, y su tecnología de producción es la de menor impacto ambiental. Esta es una característica atractiva frente a materiales alternativos. Pertenece a la familia de las poliolefinas y es utilizado en una amplia variedad de aplicaciones que incluyen empaques para alimentos, tejidos, equipo de laboratorio, componentes automotrices y películas transparentes, debido a sus buenas propiedades eléctricas, químicas y mecánicas.

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3. ESTRUCTURA DEL POLIPROPILENO:

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 fabricado de manera industrial es un polímero lineal, cuya espina dorsal es una cadena de hidrocarburos saturados. Cada dos átomos de carbono de esta cadena principal, se encuentra ramificado un grupo metilo (CH3). Esto permite distinguir tres formas isómeras del polipropileno:

ISOTÁCTICA

SINDIOTÁCTICA

ATÁCTICA

Estas se diferencian por la posición de los grupos metilo-CH3 con respecto a la estructura espacial de la cadena del polímero. Las formas isotácticas y sindiotácticas, dada su gran regularidad, tienden a adquirir en estado sólido una disposición espacial ordenada, semicristalino, que confiere al material unas propiedades físicas excepcionales. La forma atáctica, en cambio, no tiene ningún tipo de cristalinidad. Los procesos industriales más empleados están dirigidos hacia la fabricación de polipropileno isotáctico que es el que ha despertado mayor interés comercial.

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4. QUÉ ES LA CRISTALINIDAD:

En resinas termoplásticas semicristalinas, como el Polipropileno (PP), las moléculas son capaces de ordenarse espacialmente minimizando la energía libre del sistema mediante estructuras cristalinas. Estas estructuras se forman por flexiones de cadenas y se pueden ordenar en diversos niveles, de esta forma:

Como un primer nivel se muestran las cadenas del polímero que mantienen un orden con las adyacentes definiendo estructuras cristalinas caracterizadas por la organización de los átomos de la celda unitaria. Como segundo nivel, las flexiones de las cadenas definen las "lamelas". Para el siguiente nivel, estas lamelas se encuentran formando parte de estructuras microscópicas conocidas como "esferulitas".

El crecimiento radial de estas lamelas forma las esferulitas, constituyendo la principal morfología en la que cristalizan esta clase de resinas poliméricas y concentrando así la fase cristalina del polímero.

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La forma en que crecen estos cristales se efectúa principalmente por el aumento en la longitud de las lamelas, tal como se puede ver en la siguiente foto (vista con transmisión óptica de luz polarizada) de una esferulita formada:

Se considera que las lamelas dentro de la esferulita están envueltas por una matriz de fase amorfa, denominada espacio interlamelar, en el que se encuentran sin orden las cadenas que no se han incorporado a la fase cristalina.

Los materiales que cristalizan de una manera más uniforme, con tamaño de cristales más homogéneo y controlado, donde la fase amorfa tiene una alta participación en la estructura final, son características que conciben un producto final idóneo para promover una alta transparencia. Pero la transparencia no solo es dependiente de estos lineamientos, también es dependiente del tipo de acabados o accesorios en donde se procesa el material, ya sea molde de inyección, molde de soplado, calandras de extrusión, boquillas de soplado, por nombrar algunos.

En algunos casos, las cadenas de un mismo polímero pueden adoptar conformaciones diferentes, originando distintas formas de empaquetamiento cristalino; el producir un empaquetamiento u otro, depende de varios factores, como pueden ser la presencia de aditivos específicos (agentes nucleantes o clarificantes), la propia historia térmica del material o las condiciones de transformación (presión, temperaturas de procesamiento, velocidad de enfriamiento, grado de cizalla, orientación del material)

5. PROCESOS DE FABRICACIÓN DEL POLIPROPILENO:

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Aunque los procesos comerciales de obtención del polipropileno son variados, se les puede clasificar, dependiendo del medio de reacción y de la temperatura de operación, en tres tipos:

5.1. PROCESOS EN SOLUCIÓN.- Los procesos en solución, prácticamente en desuso, son aquellos en los que la polimerización tiene lugar en el seno de un disolvente hidrocarbonado a una temperatura de fusión superior a la del polímero. Entre sus ventajas han contado con la fácil transición entre grados, gracias a la pequeña dimensión de los reactores empleados. En la actualidad muchas de las nuevas unidades de producción incorporan procesos híbridos, en los que se combina un reactor que opera en suspensión con otro que opera en fase gas.

MASA

5.2. PROCESOS EN SUSPENSIÓN.- Los procesos en suspensión (slurry), están configurados para que la reacción tenga lugar en un hidrocarburo líquido, en el que el polipropileno es prácticamente insoluble, y a una temperatura inferior a la de fusión del polímero. Dentro de este tipo de procesos existen marcadas diferencias en la configuración de los reactores (de tipo bucle o autoclave) y en el tipo de diluyente utilizado, lo que afecta a las características de la operación y al rango de productos que se puede fabricar.

SLURRY

5.3. PROCESOS EN FASE GAS.-

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Los procesos en fase gas están caracterizados por la ausencia de disolvente en el reactor de polimerización. Tienen la ventaja de poderse emplear con facilidad en la producción de copolímeros con un alto contenido en etileno (en otros procesos se pueden presentar problemas al agregar altas concentraciones de etileno, puesto que se hace aumentar la solubilidad del polímero en el medio de reacción).

FASE GAS

6. OBTENCIÓN DEL POLIPROPILENO:

Unos de los métodos más utilizados para obtener el Propileno es la destilación a partir de G.L.P. (Gas Licuado de Petróleo) con una proporción mayoritaria de componentes livianos (Propano, Propileno, etc.).

El proceso de destilación se compone de una serie de pasos que van eliminando los diferentes componentes no deseados hasta obtener Propileno. Primero, se “dulcifica” la mezcla en la Merichem en la cual de separan componentes tales como Anhídrido carbónico o Mercaptanos. Luego, se separan los componentes livianos en una columna de destilación “Deetanizadora”, tales como Metano, Etano o Nitrógeno. Después de esto llega el paso más complejo, que es el de separar el Propileno del Propano, los cuales poseen un peso específico muy similar, por lo tanto se necesita una columna de destilación “Splitter” muy larga con gran cantidad de platos y con un sistema muy complejo de reflujo de condensado. Para finalizar, se eliminan los últimos componentes residuales, como Arsina, y se obtiene el Propileno listo para polimerizar.

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7. TIPOS DE POLIPROPILENO Y APLICACIONES:

7.1. HOMOPOLÍMEROS: contienen sólo monómeros de propileno a lo largo de su Cadena polimérica. Su estructura presenta un alto grado de cristalinidad. Se caracteriza por su rigidez, aun a temperaturas relativamente elevadas, y por ser quebradizo ante el impacto. Tiene una transparencia moderada. APLICACIONES.- Los homopolímeros son empleados ampliamente para extrusión de lámina, envases soplados, tubería, TWQ, BOPP, fibra, multifilamentos e inyección de alta rigidez, entre otros. No es recomendado para uso a temperaturas inferiores a 0°C, en cambio es recomendado para aplicaciones de llenado en caliente.

7.2. COPOLÍMEROS RANDOM: este copolímero se produce con la adición de un comonómero, generalmente etileno y en algunos casos 1-buteno y 1-hexeno durante la reacción de polimerización en el reactor. El comonómoero sustituye parcialmente (1 a 7%) al propileno en el crecimiento de la cadena. La inserción de etileno disminuye la formación de esferuslitas, reduciendo el porcentaje de zonas cristalinas. El etileno le imparte alta transparencia, resistencia al impacto, baja temperatura de fusión (145°C - 155 °C) y alta flexibilidad.APLICACIONES.- Empaques de mejor transparencia, y que requieran buena resistencia al impacto; son recomendados para procesos especialmente de extrusión soplo, inyección, inyecto soplado, inyecto estirado soplado, aplicaciones como película monorientada, entre otros.

7.3. COPOLÍMEROS DE IMPACTO: este copolímero tiene un contenido mayor de etileno. En su producción se forma una fase bipolimérica de etileno/propileno con características gomosas. Se caracteriza por su resistencia al impacto, aun a bajas temperaturas. Los copolímeros de impacto son utilizados en empaques sin requisitos de transparencia, con excelente resistencia al impacto, recomendado para toda clase de volúmenes (hasta 20 lt).APLICACIONES.- Empaques sin requisitos de transparencia, con excelente resistencia al impacto, recomendado para toda clase de volúmenes (hasta 20 lt), es especial para artículos inyectados tales como cuñetes para pinturas, bases para sillas de oficina, baterías, baldes, tapas (compression molding), tubería, películas retortables, entre otras.

8. CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES GENERALES DEL POLIPROPILENO:Dentro de las principales características y aplicaciones de usos que tiene el polipropileno, se encuentran:

A nivel automotriz, por su peso reducido, precio, facilidad de conformación: asientos y piezas para el automóvil, por ejemplo, cofres de baterías y parachoques

Juguetes, cassetes, block de dibujo o escritura. Piezas de dispositivos, empaquetados Utensilios de laboratorio, botellas de diferentes tipos. Envolturas de aparatos eléctricos, embalajes, estuches de cintas. Monofilamentos, tubos Casco de barcos Se usa como plástico: fabricación de sacos, bolsas, envolturas debido al lustre

satinado y buena tenacidad.

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Como fibra se utiliza en platos más duros que además se pueden meter al lavavajillas porque su punto de fusión es de 160ºC, también en utensilios domésticos, y algunos tipos de fibras es utilizado para refuerzos de concreto.

Es fácil de reciclar. Puede utilizarse como material deslizante sin lubricantes.

9. PROPIEDADES DEL POLIPROPILENO:

9.1. PROPIEDADES FÍSICAS La densidad del polipropileno, está comprendida entre 0.90 y 0.93 gr/cm3.Por ser

tan baja permite la fabricación de productos ligeros. Es un material más rígido que la mayoría de los termoplásticos. Una carga de 25.5

kg/cm2, aplicada durante 24 horas no produce deformación apreciable a temperatura ambiente y resiste hasta los 70 grados C.

Posee una gran capacidad de recuperación elástica. Tiene una excelente compatibilidad con el medio. Es un material fácil de reciclar Posee alta resistencia al impacto.

9.2. PROPIEDADES MECÁNICAS Puede utilizarse en calidad de material para elementos deslizantes no lubricados. Tiene buena resistencia superficial. Tiene buena resistencia química a la humedad y al calor sin deformarse. Tiene buena dureza superficial y estabilidad dimensional.

9.3. PROPIEDADES ELÉCTRICAS La resistencia transversal es superior a 1016 O cm. Por presentar buena polaridad, su factor de perdidas es bajo. Tiene muy buena rigidez dieléctrica.

9.4. PROPIEDADES QUÍMICAS Tiene naturaleza apolar, y por esto posee gran resistencia a agentes químicos. Presenta poca absorción de agua, por lo tanto no presenta mucha humedad. Tiene gran resistencia a soluciones de detergentes comerciales.. El polipropileno como los polietilenos tiene una buena resistencia química pero

una resistencia débil a los rayos UV (salvo estabilización o protección previa). Punto de Ebullición de 320 °F (160°C) Punto de Fusión (más de 160°C)

10. REFERENCIAS BLIBLIOGRÁFICAS:

http://www.vamptech-iberica.com/pp.php http://www.jq.com.ar/Imagenes/Productos/Polipropileno/Fbasicas/planchas.htm http://www.textoscientificos.com/polimeros/polipropileno http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/

sec_16.html http://www.quiminet.com/articulos/todo-acerca-del-polipropileno-4455.htm www.textoscientificos.com/polimeros/polipropileno

QUÍMICA – EPE POLÍMERO: POLIPROPILENO (PP)

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