Una poliolefina es un tipo de polímero producido a partir de una olefina simple (también denominada alqueno con la fórmula general C n H 2n ) como monómero . Por ejemplo, el polietileno es la poliolefina producida al polimerizar la olefina etileno . El polipropileno es otra poliolefina común que se fabrica a partir de la olefina propileno .
Poliolefinas industriales
La mayoría de las poliolefinas producidas a escala industrial se fabrican mediante polimerización mediante el uso de catalizadores. Hay cuatro tipos principales de catalizadores de poliolefina, [1] a saber: (1) catalizadores a base de cromo; (2) catalizadores de Ziegler-Natta [2] , (3) catalizadores de sitio único de metaloceno (SSC); y (4) SSC post-metaloceno. Las cuatro categorías son importantes para los polietilenos, pero las tres últimas categorías de catalizadores son mucho más relevantes para los polipropilenos.
- Poliolefinas termoplásticas
- polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), polietileno de muy baja densidad (VLDPE), polietileno de densidad ultrabaja (ULDPE), polietileno de densidad media (MDPE), polipropileno (PP), polimetilpenteno (PMP), polibuteno-1 (PB-1); copolímeros de etileno-octeno, PP estereobloque, copolímeros de bloque de olefina, copolímeros de propileno-butano;
- Elastómeros de poliolefina (POE)
- poliisobutileno (PIB), poli (α-olefinas), caucho de etileno propileno (EPR), caucho de etileno propileno dieno monómero (clase M) (caucho EPDM).
Propiedades
Las propiedades de las poliolefinas varían desde sólidos líquidos hasta sólidos rígidos, y están determinadas principalmente por su peso molecular y grado de cristalinidad. Los grados de cristalinidad de las poliolefinas oscilan entre 0% (similar a un líquido) y 60% o más (plásticos rígidos). La cristalinidad se rige principalmente por las longitudes de las secuencias cristalizables del polímero establecidas durante la polimerización . [3] Los ejemplos incluyen la adición de un pequeño porcentaje de comonómero como 1-hexeno o 1-octeno durante la polimerización de etileno , [4] o inserciones irregulares ocasionales (defectos "estéreo" o "regio") durante la polimerización de propileno isotáctico . [5] La capacidad del polímero para cristalizar en altos grados disminuye al aumentar el contenido de defectos.
Los grados bajos de cristalinidad (0-20%) se asocian con propiedades de tipo líquido a elastomérico. Los grados intermedios de cristalinidad (20-50%) están asociados con los termoplásticos dúctiles, y los grados de cristalinidad superiores al 50% están asociados con plásticos rígidos y, a veces, quebradizos. [6]
Las superficies de poliolefina no se unen eficazmente mediante soldadura con solvente porque tienen una excelente resistencia química y no se ven afectadas por los solventes comunes. Se pueden unir adhesivamente después del tratamiento de la superficie (inherentemente tienen energías superficiales muy bajas y no se humedecen bien (el proceso de cubrirse y rellenarse con resina )), y mediante algunos superpegamentos ( cianoacrilatos ) y (met) acrilato reactivo. pegamentos. [7] Son extremadamente inertes químicamente pero exhiben una resistencia disminuida a temperaturas más bajas y más altas. [8] Como resultado de esto, la soldadura térmica es una técnica de unión común.
Prácticamente todas las poliolefinas que tienen alguna importancia práctica o comercial son poli- alfa- olefina (o poli-a-olefina o polialfaolefina, a veces abreviadas como PAO ), un polímero elaborado polimerizando una alfa- olefina . Una alfa- olefina (o α-olefina) es un alqueno donde el doble enlace carbono-carbono comienza en el átomo de carbono α, es decir, el doble enlace está entre los carbonos nº 1 y nº 2 de la molécula . Se pueden usar alfa-olefinas tales como 1-hexeno como comonómeros para dar un polímero alquil ramificado (ver estructura química a continuación), aunque el 1-deceno se usa más comúnmente para las materias primas lubricantes. [9]
Muchas poli-alfa-olefinas tienen grupos de ramificación de alquilo flexibles en cada otro carbono de su cadena principal polimérica. Estos grupos alquilo, que pueden formarse a sí mismos en numerosas conformaciones , dificultan que las moléculas de polímero se alineen una al lado de la otra de manera ordenada. Esto da como resultado un área de superficie de contacto más baja entre las moléculas y disminuye las interacciones intermoleculares entre moléculas. [10] Por lo tanto, muchas poli-alfa-olefinas no cristalizan o solidifican fácilmente y pueden permanecer como líquidos aceitosos y viscosos incluso a temperaturas más bajas . [11] Las poli- alfa- olefinas de bajo peso molecular son útiles como lubricantes sintéticos , como los aceites de motor sintéticos para vehículos, y pueden utilizarse en un amplio intervalo de temperaturas. [9] [11]
Incluso los polietilenos copolimerizados con una pequeña cantidad de alfa-olefinas (como 1-hexeno , 1-octeno o más) son más flexibles que el polietileno simple de cadena lineal de alta densidad, que no tiene ramificaciones. [8] Los grupos ramificados de metilo en un polímero de polipropileno no son lo suficientemente largos para hacer que el polipropileno comercial típico sea más flexible que el polietileno.
Usos
Las poliolefinas se utilizan para componentes moldeados por soplado o rotomoldeados , p. Ej. Juguetes, [12] para tubos termorretráctiles utilizados para proteger mecánica y eléctricamente conexiones en electrónica, [12] y para protectores de erupciones o ropa interior para trajes de neopreno. [ cita requerida ]
Las láminas o espumas de poliolefina se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones de envasado, a veces en contacto directo con alimentos. [13]
El elastómero de poliolefina POE se utiliza como ingrediente principal en la tecnología de espuma flexible moldeada , como en la fabricación de calzado con piel propia (por ejemplo, zapatos Crocs ), cojines de asiento, reposabrazos, almohadas de spa, etc. Se utiliza polialfaolefina hidrogenada (PAO) como refrigerante de radar . Head fabrica cordajes de poliolefina para raquetas de tenis . La poliolefina también se utiliza en la industria farmacéutica y médica para la certificación de filtros HEPA: se hace pasar un aerosol PAO a través de los filtros y el aire que sale se mide con un detector de aerosoles. [14]
La elastolefina es una fibra utilizada en tejidos. [15] Better Shelter de IKEA utiliza paneles estructurales hechos de espuma de poliolefina, que dice: "Son resistentes y duraderos". [16] Los sistemas de tuberías para el transporte de agua, productos químicos o gases se producen comúnmente en polipropileno y, en mucha mayor medida, en polietileno. Los sistemas de tuberías de polietileno de alta densidad (HDPE, PE100, PE80) se están convirtiendo rápidamente en los sistemas de tuberías de distribución de agua potable, aguas residuales y gas natural más utilizados en el mundo.
La polialfaolefina, comúnmente conocida como hidrocarburo sintético, se usa en varios tipos de compresores de aire y turbinas, incluidos los compresores alternativos, centrífugos y de tornillo rotativo donde las altas presiones y temperaturas pueden ser un problema. Estos fluidos base son la variedad más utilizada de mezclas de aceites sintéticos principalmente por su capacidad para mantener el rendimiento a pesar de las temperaturas extremas y su similitud con los fluidos a base de aceite mineral, pero con un rendimiento mejorado. [17]
Los desechos de poliolefina se pueden convertir en muchos productos diferentes, incluidos polímeros puros, nafta, combustibles limpios o monómeros. [18]
Referencias
- ^ Manual de termoplásticos, segunda edición, O. Olabisi & K. Adewale (Ed.) CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, Florida, EE. UU. ISBN 978-1-4665-7722-0 , 2016
- ^ Cossee, P (1 de febrero de 1964). "Catálisis de Ziegler-Natta I. Mecanismo de polimerización de α-olefinas con catalizadores de Ziegler-Natta". Revista de catálisis . 3 (1): 80–88. doi : 10.1016 / 0021-9517 (64) 90095-8 .
- ^ Tashiro, Stein, Hsu, Macromoléculas 25 (1992) 1801-1810
- ^ Alizadeh et. al., Macromolecules 32 (1999) 6221-6235
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- ^ "Millones de toneladas de residuos plásticos podrían convertirse en combustibles limpios, otros productos: el proceso de conversión química podría transformar los residuos poliolefínicos" . ScienceDaily . Consultado el 18 de abril de 2019 .
enlaces externos
- MSDS (Hoja de datos de seguridad de materiales)
- Estructura de polímero