Informe ejecutivo ciencia de los materiales: plasticos

INTRODUCCION

El polipropileno es un termoplástico semicristalino que se produce en presencia de un catalizador estereoespecífico en la polimerización del propeno;  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. Esta es una característica atractiva frente a materiales alternativos

La buena acogida que ha tenido ha estado directamente relacionada con su versatilidad, sus buenas propiedades físicas y la competitividad económica de sus procesos de producción. Varios puntos fuertes lo confirman como material idóneo para muchas aplicaciones.

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.

Por la excelente relación entre sus prestaciones y su precio, el polipropileno ha sustituido gradualmente a materiales como el vidrio, los metales o la madera, así como polímeros de amplio uso general.

OBJETIVO GENERAL

Conocer brevemente que es polipropileno con la finalidad de afianzar el conocimiento acerca de este material tan importante.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Saber cuáles son las propiedades, tipos y usos del polipropileno.
• Analizar los procesos de producción de este material.
• Ver como es el impacto ambiental que produce el PP.

MARCO TEORICO

HISTORIA

Al principio, el uso del polipropileno no se extendió, ya que la empresa italiana que lo comercializaba tuvo conflictos y paralizó en gran medida el desarrollo industrial de este material. Estos conflictos se produjeron porque Ziegler acusó a Natta de utilizar sus catalizadores sin permiso para la producción de polipropileno. Además el polipropileno tenía desventajas frente al polietileno. El polipropileno ofrecía menos resistencia al calor y a la luz y era más frágil a temperaturas bajas.

Finalmente el desarrollo de antioxidantes específicos solucionó el problema de la poca resistencia al calor y a la luz, mientras que el problema de la fragilidad a temperaturas bajas fue resuelto al incorporar a la formulación del polipropileno pequeñas cantidades de otros monómeros como el etileno. En 1983, Hercules y Montedison unieron su producción de polipropileno, creando una empresa conjunta llamada Himont. Esta empresa pasó a ser el mayor productor mundial de este material, con alrededor de 1,1 millones de toneladas al año. En 1987 Hercules se retiró de la empresa y en 1990 Montedison adquirió el 100% de la empresa. En 1995 se fusionó Himont con el negocio de Shell en el polipropileno, alcanzando una producción de 2,8 millones de toneladas al año.

Por otra parte, dos empresas químicas alemanas, BASF y Hoechst se unieron en 1997 para producir polipropileno, creando una empresa común llamada Targor. En 1998 BASF y Shell se fusionaron en la producción de polietileno formando Elenac. En 1999 BASF y Shell anunciaron la creación de Basell, formado por la fusión de Mantell, Targor y Elenac. Esta empresa se convirtió en el primer productor de polipropileno del mundo. Sin embargo en el año 2000 Shell y BASF pusieron en venta Basell, ya que la rentabilidad de la producción de poliolefinas empezó a decaer. Actualmente Chatterjee es la mayor accionista de Haldia Petrochemicals, una petroquímica que fabrica polipropileno.

PROPIEDADES

El polipropileno como material presenta las siguientes propiedades:

Propiedades físicas

• Baja densidad
• Amorfo
• Semicristalino
• Excelente versatilidad
• Gran capacidad de recuperación elástica
• Fácil de reciclar
• Gran resistencia al Stress Craking o al impacto

Propiedades químicas

• Tiene naturaleza apolar
• Buena resistencia química pero débil ante los rayos UV
• Punto de ebullición (160°C)
• Punto de fusión (más de 160°C)
• Tiene gran resistencia a detergentes comerciales

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.

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.

TIPOS DE POLIPROPILENO

Por materias primas empleadas en la producción de polipropileno. Tenemos dos tipos de polipropileno diferentes, dependiendo de las materias primas que utilicemos.

• Homopolímero: es un polímero que contiene sólo monómeros de propileno a lo largo de su cadena polimérica. Tiene una cristalinidad alta en su estructura, por lo que aporta rigidez y dureza a la pieza elaborada. Tiene una resistencia baja al impacto y a las temperaturas bajas. Algunas de sus aplicaciones son: producción de rafias, instrumentos de laboratorio.

• Copolímero: es un polímero termoplástico que tiene un contenido mayor de etileno (entre 10 y 25%). En el proceso de fabricación del copolímero de alto impacto se forma una fase bipolimérica de etileno y propileno con características gomosas. Se produce con una serie de reactores en cascada, en el primer reactor se produce un homopolímero con más tiempo de proceso, que es transferido a otro reactor en fase gas, donde se acicionan etileno y propileno. El copolímero random se emplea para la fabricación de envases soplados de alta transparencia para agua, aceite... Apto para la extrusión de láminas para termoformado.

Por la estructura química. Tenemos tres tipos de polipropileno diferentes, dependiendo de la estructura química, los clasificaremos dependiendo de la posición de los grupos CH3.

• Polipropileno isotáctico: las moléculas de polipropileno se componen de una cadena principal de átomos de carbono enlazados entre sí, de la cual cuelgan grupos de CH3 a uno u otro lado de la cadena.

• Polipropileno sindiotáctico: los grupos CH3 están alternados a un lado u otro lado.

• Polipropileno atáctico: los grupos de CH3 no tienen un orden aparente.

PROCESOS DE PRODUCCIÓN

El proceso en suspensión o slurry  

Fue diseñado para los catalizadores de primera y segunda generación y se utilizó principalmente en las décadas del‘60 y ’70.

Se requería el empleo de un solvente como butano, heptano, hexano o incluso parafinas más pesadas. El solvente cumplía el papel de medio de dispersión del polímero producido (de allí el nombre en suspensión o slurry) en los reactores y disolvía el alto nivel de polímero atáctico en su separación aguas abajo. El uso de solvente también facilitaba la desactivación del catalizador y su extracción, que involucraba el contacto del producto del reactor con alcohol y soluciones cáusticas. El proceso slurry evolucionó a un proceso más avanzado a finales de los ’70 aprovechando el rendimiento mejorado de los catalizadores de tercera generación y posteriormente también de los cuarta generación. Este proceso se conoce como proceso en masa

Los procesos en fase gas

Aparecieron casi simultáneamente con los en masa. Estatecnología fue revolucionaria porque evitaba completamente la necesidad de un solvente o unmedio líquido para dispersar los reactivos y productos del reactor. También eliminaba laseparación y recuperación de grandes cantidades de solventes o de propileno líquido que eranecesaria en los procesos con reactores en suspensión o masa. El PP producto que se obteníaen los reactores de fase gas era esencialmente seco y sólo requería la desactivación de unapequeña parte de los residuos del catalizador antes de la incorporación de aditivos y suposterior peletización. Por lo tanto, esta tecnología redujo la manufactura del PP a pocospasos esenciales. Algunos procesos representantes de esta tecnología son: Amoco, UnionCarbide (Unipol) y BASF (Novolen).

Procesos en masa (bulk)

La característica de este proceso es la ausencia de solvente. Los procesos industrialesse distinguen por la elección del reactor y el catalizador: los procesos Phillips, Montedison ySolvay utilizan uno o varios reactores loop (bucle) conectados en serie, mientras que DartIndustries y Sumitomo utilizan reactores continuamente agitados; los catalizadores son muyactivos (desarrollados por Montedison/Mitsui Petrochemical) o super activos (Himont). Elproceso Himont, desarrollado por las compañías Montedison, Mitsui y Hercules, es uno de losmás representativos, y permite obtener PP y sus copolímeros.

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