POLIPROPILENOS Y POLICARBONATOS

POLIPROPILENOS
La polimerización catalítica del propileno fue descubierta por el italiano Giulio Natta en 1954 y marcó un notable acontecimiento tanto por su interés científico, como por sus importantes aplicaciones en el ambito 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 rapida 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 mas tarde, otras empresas, entre ellas Shell fabricaba también dicha poliolefina (todo aquél polímero obtenido mediante la polimerización de olefinas).

Este descubrimiento impulsó la investigación de los sistemas catalíticos estereoespecíficos para la polimerización de olefinas y le otorgó a Natta, junto al aleman Karl Ziegler, el premio Nobel de Química en 1963.
El polipropileno es un termoplastico semicristalino, que se produce polimerizando propileno en presencia de un catalizador estéreo especifico. El polipropileno tiene múltiples aplicaciones, por lo que es considerado como uno de los productos termoplasticos de mayor desarrollo en el futuro. Es un producto inerte, totalmente reciclable, y su tecnología de producción es la de menor impacto ambiental.

Hoy en día el polipropileno es uno de los termoplasticos mas vendidos en el mundo, con una demanda anual estimada de 40 millones de toneladas. Sus incrementos anuales de consumo han sido próximosal 10% durante las últimas décadas, confirmando su grado de aceptación en los mercados.
La buena aceptación 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, entre ellas
a) Baja densidad
b) Alta dureza y resistente a la abrasión
c) Alta rigidez
d) Buena resistencia al calor
e) Excelente resistencia química
f) Excelente versatilidad
Por la excelente relación entre sus presentaciones y precio, el polipropileno ha sustituido gradualmente a materiales como el vidrio, los metales o la madera, así como polímeros de amplio uso general (ABS y PVC).
Las principales compañías petroleras del mundo producen polipropileno, bien sea por participación directa, o por medio de filiales. En el transcurso de los últimos años el volumen de negocio del polipropileno ha ido creciendo de manera significativa.
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 atomos de carbono de esta cadena principal, se encuentra ramificado un grupo metilo (CH3). Esto permite distinguir tres formas isómeras de polipropileno

Isotactica

Sindiotactica

Atactica
Estas se diferencian por la posición de los grupos metilo-CH3 con respecto a la estructura espacial de la cadenadel polímero.
Las formas isotacticas y sindiotacticas, dada su gran regularidad, tienden a adquirir en estado sólido una disposición espacial ordenada, semicristalina, que confiere al material unas propiedades físicas excepcionales. La forma atactica, en cambio no tiene ningún tipo de cristalinidad. Los procesos industriales mas empleados estan dirigidos hacia la fabricación de polipropileno isotactico que es el que ha despertado mayor interés comercial.
Propiedades.
Como en la síntesis de otros polímeros, la longitud de las cadenas de polipropileno creadas en una misma partida no es uniforme. Se obtiene una dispersión de pesos moleculares mas o menos amplia, que condiciona las propiedades mecanicas del grado producido.
* Viscosidad. La viscosidad en fundido es, junto con la dispersión de pesos moleculares una de las características mas importantes a la hora de la caracterización de los grados de polipropileno, ya que influye directamente sobre las condiciones de procesado, y por ello sobre la economía de los procesos. Una manera de caracterizar la viscosidad de los productos es por medio de un ensayo normalizado llamado índice de fluidez. Cuanto mayor es este, menor es la viscosidad.
* Cristalinidad. Al tratarse de moléculas altamente lineales, las moléculas de polipropileno tienden a tomar en estado sólido una estructura ordenada, semicristalina. Esta es la que le confiere sus propiedades mecanicas excepcionales, en lo que respecta a la dureza, la resistencia a la tracción y la rigidez.
Procesos de fabricación.
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:
1. Procesos en solución
2. Procesos en suspensión
3. Procesos en fase gas
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.
Los procesos en solución, practicamente en desuso, son aquellos en los que la polimerización tiene lugar en un disolvente hidrocarbonado a una temperatura de fusión superior a la del polímero. Entre sus ventajas han contado con la facil transición entre grados, gracias a la pequeña dimensión de los reactores empleados.
Los procesos en suspensión, estan configurados para que la reacción tenga lugar en un hidrocarburo líquido, en el que el polipropileno es practicamente insoluble, y a una temperatura inferior a la de fusión del polímero.
Dentro de este tipo de procesos existen diferencias en la configuración de los reactores y en el tipo de diluyente utilizado, lo que afecta a las características de la operación y al rango de productos que se pueden fabricar.
Los procesos en fase gas estan 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 de etileno.
Aplicaciones.
A partir de los procesos industriales se pueden preparar un sin fin de productos de polipropileno, cuyas propiedades varían según la longitud de las cadenas del polímero (peso molecular), de su polidispersidad, de los comonómeros eventualmente incorporados, etc.
Por todo esto, la grandiversidad de productos producidos con esta poliolefina le permite tener aplicaciones tan variadas como:
* Autopartes
* Baldes, recipientes, botellas
* Muebles
* Juguetes
* Películas para envases de alimentos
* Fibras y filamentos
* Bolsas y bolsones
* Fondo de alfombras
* Dispositivos de implante en uso o probados
* Lentes intraoculares
* Pañales, toallas higiénicas, ropa

POLICARBONATOS
El policarbonato es un polímero que se descubrió casi por casualidad y fue explotado comercialmente muchos años después de su desarrollo industrial. Los primeros estudios sobre este polímero datan del año 1928 cuando el investigador químico Carothers de la mercantil DuPont, realizando un estudio sistematico sobre las resinas de poliéster, buscando un polímero para la producción de nuevos tejidos, empezó a examinar los policarbonatos alifaticos.
Para el año de 1952, el científico H. Schell de la fima Bayer, cumple con éxito los primeros estudios en laboratorio para la fabricación de policarbonatos.
En el año 1959 el policarbonato “Makrolon” de la firma Bayer entra en producción.
Los años siguientes al lanzamiento del policarbonato no fueron precisamente brillantes y a la industria le costaba asimilar e intuir las ventajas económicas de utilizar este nuevo tecnopolímero. El hecho de que este material fuese increíblemente transparente y con excelentes propiedades de resistencia térmica y mecanica, unido a un elevado índice de oxígeno, no era considerado interesante por los sectores económicos.
La versatilidad del policarbonato lo hace excelente para una creación funcional, así como productosartísticamente agradables. Pueden ser facilmente moldeados y teñidos de cientos de colores, para productos como espejos de carros, cubiertas de celulares, contenedores para microondas y pueden ser transparentes para el uso en lentes de uso diario.
El policarbonato es un poliéster con estructura química repetitiva de moléculas de Biesfenol A ligada a otros grupos carbonatos (-O-CO-O-) en una molécula larga.
La fórmula condensada del policarbonato es:

Las dos moléculas principales que intervienen en la síntesis del policarbonato son el bisfenol A y el fosfogeno.

Propiedades
Entre las propiedades características del policarbonato, se encuentran:
* Buena resistencia al impacto
* Buena resistencia a la temperatura, ideal para aplicaciones que requieren esterilización
* Buena estabilidad dimensional
* Buenas propiedades dieléctricas
* Escasa combustibilidad
* Es amorfo, transparente y tenaz, con tendencia al agrietamiento
* Tiene buenas propiedades mecanicas, tenacidad y resistencia química
* Es atacado por los hidrocarburos halogenados, los hidrocarburos aromaticos y las aminas
* Es estable frente al agua y los acidos
* Buen aislante eléctrico
* No es biodegradable

Obtención Industrial
Los métodos mas utilizados para la obtención de los diferentes productos de policarbonato son la inyección, el soplado y la extrusión. La inyección se aplica a la fabricación de piezas con geometrías complejas o a elementos que necesiten una elevada transparencia como los CD's o DVD's.
El soplado es el método de fabricación utilizado para la obtención de botellas. También se producen por soplado los'films' de policarbonato.
Mientras que la extrusión se aplica a la fabricación de planchas de policarbonato celular y compacto.

Aplicaciones
Esta combinación de características ha conducido a muchas aplicaciones benéficas, durables y únicas en el sector electrónico, aplicaciones domésticas, equipos de oficina, en la industria de la construcción, ingeniería automotriz, envases de alimento y bebida, dispositivos médicos y equipos de seguridad, entre otros.
* Eléctrico y Electrónica: teléfonos celulares, computadoras, maquinas de fax, cajas de fusibles, interruptores de seguridad, enchufes, enchufes de alto voltaje.
* Medios Ópticos: discos compactos (CD’s), DVD’s y C-Rom.
* Automotriz: cubiertas del espejo, luces traseras, direccionales, luces de niebla y faros.
* Aplicaciones y bienes de consumo: calderas eléctricas, refrigeradores, licuadoras, maquinas de afeitar eléctricas e incluso secadoras de pelo.
* Tiempo libre y Seguridad: cascos de protección personal ligeros, gafas de sol, anteojos de esquí, visores resistentes, cubiertas de binoculares y brújulas, lentes de uso común, lentes de ciclismo, luces de barcos y hebillas de botas de esquí.
* Botellas y empacado: biberones, botellas de agua y leche, recipientes para microondas.
* Médico y cuidado de la salud: incubadoras plasticas, dializadores de riñón, oxigenadotes de sangre, conexiones de tubos, unidades de infusión, lentes para una visión correcta, tubo respirador, utensilios esterilizables.
* Vidriado y lamina: cristales de seguridad para los juegos de jockey y bancos, escudos de policías, lamina de esmaltado para invernaderos y estadios.