CARACTERÍSTICAS Y USOS DEL POLIPROPILENO

El polipropileno se obtiene a partir del propileno extraído del gas del petróleo. Es un material termoplástico incoloro y muy ligero. Además, es un material duro, y está dotado de una buena resistencia al choque y a la tracción, tiene excelentes propiedades eléctricas y una gran resistencia a los agentes químicos y disolventes a temperatura ambiente.

Por su gran resistencia al calor, se emplea en la fabricación de objetos que precisan esterilización, como los artículos sanitarios en general. También se emplea en la fabricación de utensilios de cocina, engranajes que no precisen lubrificación y como aislante eléctrico, elementos mecánicos de electrodomésticos, parachoques de automóviles etc. Por ser lineal y cristalino, el polipropileno también se emplea para la obtención de monofilamentos y rafias para su utilización en la industria textil, especialmente en la fabricación de moquetas. También se utiliza este material para la confección de flejes para el atado de embalajes. El polipropileno presenta, además, una peculiar propiedad, dada su especial organización macromolecular: si se moldea una pieza produciendo un estrangulamiento lineal de la misma, se orienta de forma que permite la flexión alterna a lo largo del eje formado por el estrangulamiento sin apenas fatiga del material, por lo que mediante este método es posible moldear cajas de una sola pieza que tengan el efecto bisagra, o bisagras convencionales para aplicarlas en la articulación de elementos ligeros. En forma de película, se emplea ampliamente en sustitución de las celofanas en embalajes y artículos de escritorio.

EL POLIPROPILENO

El polipropileno es un polímero plástico, parcialmente cristalino, que se obtiene de la polimerización de del propileno (o propeno). Pertenece al grupo 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. Tiene gran resistencia contra diversos solventes químicos, así como contra álcalis y ácidos.

ALTERNATIVA AL USO DEL BISFENOL A

En la entrada en la que hablaba de si era o no conveniente el uso del bisfenol A, ha surgido la cuestión de qué alternativas podríamos tomar para no ingerir diariamente esta materia, ya que se encuentra en la mayoría de los envases de uso cotidiano; o con que daríamos de dar de comer a un bebé, si no es con un biberón.

Pues bien, como ya sabemos, el bisfenol A es una materia utilizada en la fabricación del policarbonato; y éste es utilizado para la fabricación de la mayoría de los biberones, ya que es irrompible, resistente al calor, transparente, y más ligero que el vidrio.

Sin embargo, he estado buscando información y ya hay empresas que basan la fabricación de biberones en la utilización de polipropileno, ya que esta materia no contiene bisfenol A. El polipropileno es una materia que corresponde desde hace muchos años a las disposiciones de las leyes sobre productos alimenticios y es completamente inofensivo.

Así que esta podría ser una alternativa a la utilización del bisfenol A que contienen los policarbonatos.

No obstante, a la hora de buscar información sobre el bisfenol A, dependiendo de las fuentes, son contradictorias unas con otras; unas dicen que aún no se ha demostrado que el bisfenol A sea nocivo para la salud, aunque la gran mayoría afirma que sí.

EBISFENOL A ¿RECOMENDADO SU USO?

El bisfenol A forma parte del policarbonato , plástico empleado en la fabricación de envases para alimentos y bebidas (incluidos biberones y vajilla) y el recubrimiento interior de contenedores de alimentos. El bisfenol A está autorizado por la UE como material de contacto con alimentos.

El riesgo del bisfenol A está asociado a su potencial de interactuar con el sistema hormonal (disruptor endocrino), que podría afectar la fertilidad y la reproducción.

Por este motivo, el Grupo Científico sobre Aditivos Alimentarios, Condimentos, Ayudas en el Procesado de Alimentos y Materiales en Contacto con los Alimentos(AFC) de la UE estableció en 2002 una ingesta diaria admisible (IDA) temporal, por falta de datos completos relativos al desarrollo y a la reproducción.

Actualmente la EFSA, ante la aparición de nuevos datos científicos, ha finalizado la revisión de la evaluación del riesgo del bisfenol A y ha establecido una IDA completa de 0.05mm/Kg peso corporal.

Esto supone que un bebé de tres meses de edad y seis kilos de peso, alimentado sólo con biberón, debería consumir al día cuatro veces más de lo habitual a la IDA.

Polímeros isómeros

Los polímeros isómeros son polímeros que tienen escencialmente la misma composición de porcentaje, pero difieren en la colocación de los átomos o grupos de átomos en las moléculas. Los polímeros isómeros del tipo vinilo pueden diferenciarse en las orientaciones relativas (cabeza a cola, cabeza a cabeza, cola a cola, o mezclas al azar de las dos.) de los segmentos consecutivos (unidades monómeras.).:

Cabeza a cola
—CH2—CHX—CH2—CHX—CH2—CHX—CH2—CHX—
Cabeza a cabeza y cola a cola
— CH2—CH2—CHX—CHX—CH2—CH2—CHX—CHX—CH2—

o en la orientación de sustituyentes o cadenas laterales con respecto al plano de la cadena axial hipotéticamente extendida.
La isomería cis-trans puede ocurrir, y probablemente ocurre, para cualquier polímero que tenga ligaduras dobles distintas a las que existen en los grupos vinilo pendientes (los unidos a la cadena principal).

Fuerzas de van der waals

También llamadas fuerzas de dispersión, presentes en las moléculas de muy baja polaridad, generalmente hidrocarburos. Estas fuerzas provienen de dipolos transitorios: como resultado de los movimientos de electrones, en cierto instante una porción de la molécula se vuelve ligeramente negativa, mientras que en otra región aparece una carga positiva equivalente. Así se forman dipolos no-permanentes. Estos dipolos producen atracciones electroestáticas muy débiles en las moléculas de tamaño normal, pero en los polímeros, formados por miles de estas pequeñas moléculas, las fuerzas de atracción se multiplican y llegan a ser enormes, como en el caso del polietileno.

¿que son los polímeros?

La materia está formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímeros.
Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas.
Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón, formado por fibras de celulosas. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes.
Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas.
Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituídos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases.
- Fuerza de Van der waals.
- Fuerzas de atracción.

PROPIEDADES DE LO POLICARBONATOS

1. una densidad de 1.20 g/cm3
2. un rango de uso desde -100ºC a +135ºC
3. un punto de fusión cercano a 250ºC
4. un índice de refracción igual a 1.585 ± 0.001
5. un índice de transmisión lumínica del 90% ± 1%
6. una característica de incombustibilidad

LOS POLICARBONATOS

El policarbonato es un grupo de termoplásticos fácil de trabajar, moldear y termoformar, y son utilizados ampliamente en la manufactura moderna. El nombre "policarbonato" se basa en que se trata de polímeros que presentan grupos funcionales unidos por grupos carbonatos en una larga cadena molecular.

También el monóxido de carbono fue usado para sintetizar C1 en escala industrial y producir difenil carbonato, que luego se esterifica con un derivado difenólico para obtener carbonatos poliaromáticos.

Teniendo en cuenta la síntesis de C1, se puede dividir a los policarbonatos en carbonatos poliaromáticos y carbonatos polialifáticos. Estos últimos son producto de la reacción del dióxido de carbono con epóxidos, teniendo en cuenta que la estabilidad termodinámica del dióxido de carbono requiere usar catalizadores.

SOLUCIÓN A LA INFLAMABILIDAD

Existen retardantes al fuego, tales como compuestos bromados, óxidos de antimonio, compuestos fósforo-halogenados, etc., que son incorporados en las resinas epoxi para reducir su inflamabilidad.
Un retardante al fuego puede definirse como una sustancia incorporada en, o tratamiento aplicado a, un material, que suprime o retrasa la combustión del mismo bajo condiciones específicas. Esta definición cubre todas las características de la combustión, es decir, ignición, combustión lenta y propagación de la llama, liberación de calor, de humo y de gases tóxicos y en consecuencia incluye acepciones más limitadas como retardante de la llama o supresor de humos. Ahora bien, la mayoría de los retardantes al fuego son únicamente retardantes a la llama que en la práctica reducen la facilidad de ignición y de propagación de la llama.

Para entender cómo actúan los retardantes al fuego es necesario conocer previamente como es el proceso de combustión de los materiales. Los materiales sólidos no se queman directamente, primero se descomponen por la acción del calor (pirólisis) desprendiendo gases inflamables. Las llamas visibles aparecen cuando los gases inflamables se queman con el oxígeno del aire.
La llama es mantenida por la acción de radicales (tales como H. y OH.) en la fase gaseosa, los cuales descomponen las moléculas para dar carbono libre; este carbono puede reaccionar con el oxígeno del aire formando dióxido de carbono (CO2) liberando a su vez calor.

Las estrategias para reducir la inflamabilidad de un material implican interrumpir este proceso tan complejo en una o más de sus etapas, para disminuir la velocidad o cambiar el mecanismo de la combustión en aquel punto.

Los retardantes al fuego interfieren en el proceso de combustión actuando física o químicamente, en la fase sólida o gaseosa, durante una o más etapas de la combustión. Un retardante dado puede exhibir uno o más modos de acción, y los modos pueden variar de acuerdo con la naturaleza química del material a que es aplicado. El modo de actuación de un retardante no siempre es conocido. En general los mecanismos de retardancia al fuego pueden ser clasificados en mecanismos físicos y mecanismos químicos, teniendo una mayor eficiencia en la retardancia a la llama los mecanismos químicos.
Debido a todo esto se está investigando en el desarrollo de resinas epoxi basadas en silicio con propiedades retardantes a la llama.

VENTAJAS Y PROPIEDADES DE LAS RESINAS EPOXI

Una de las principales ventajas de las resinas epoxi es que dependiendo del peso molecular, las resinas epoxi pueden tener muchas aplicaciones, desde adhesivos hasta recubrimientos para latas y tambores, entre otras tales como: pintura y acabados, sistemas eléctricos y electrónicos, consumo y aplicaciones náuticas, etc.
Las resinas epoxicas se utilizan también en la industria de la construcción para unir bloques y como argamasa en edificios; además de unión entre hormigones, morteros, juntas, membranas, anclajes, pinturas y reparación estructural. Y son ampliamente utilizadas en soldaduras, recubrimientos, adhesivos y materiales compuestos.

Las principales propiedades de las resinas epoxi son las siguientes:

· Humectación y adherencia óptima.
· Buen aislamiento eléctrico.
· Buena resistencia mecánica.
· Resisten la humedad.
· Resisten el ataque de fluidos corrosivos.
· Resisten temperaturas elevadas
· Excelente resistencia química
· Poca contracción al curar.
· Excelentes propiedades Adhesivas.

En algunas aplicaciones las resinas epoxi requieren de funciones especiales y versátiles, tales como alta adhesión a los sustratos, bajo encogimiento, bajo estrés térmico después del curado, buena dureza, baja inflamabilidad y buena resistencia química.

Apariencia:
La presentación de la resinas epoxi para su comercialización viene en una amplia gama, desde líquidos de baja viscosidad hasta sólidos de alto punto de fusión y polvos.

POLICARBONATOS

Ahora si hacemos reaccionar el bisfenol_A con fosgeno en vez de epiclorhidrina, obtendremos los policarbonatos.

La primera parte (tratar el bisfenol_A con NaOH), sería exactamente igual que para la producción de resinas epoxis. Por tanto si vemos la imagendos de este apartado, comprenderemos visualmente lo que ocurre (el grupo hidroxilo va a tomar un protón del bisfenol A. Cuando ésto sucede, el grupo hidroxilo se transforma en una molécula de agua y el bisfenol A, que es un alcohol, se encontrará en su forma de sal sódica. Luego, sobre el grupo alcohol del bisfenol A, ocurre la misma reacción otra vez).

Ahora la sal de Bisfenol_A actúa sobre el fosgeno.

Podemos ver que el oxígeno de la sal de bisfenol A tiene ahora una carga negativa, que dona al átomo de carbono, dejando escapar uno de los pares de electrones que estaba compartiendo en forma no equitativa con el oxígeno del carbonilo. Este par quedará sobre ese oxígeno, dándole una carga negativa.

Seguido los electrones de ese oxígeno volverán hacia el carbono, restituyendo el doble enlace carbono-oxígeno. Y los dos electrones que se van a embarcar, son el par que el carbono había estado compartiendo con uno de los átomos de cloro. Así, el cloro y sus electrones serán expulsados de la molécula. La molécula que se forma ahora se llama cloroformato. El ion cloruro que fue expulsado, se unirá con ese ion sodio que había estado rondando silenciosamente durante toda la conmoción, para formar NaCl.

El cloroformato puede ser atacado por otra molécula de bisfenol A, tal como lo hizo el fosgeno. Y una segunda molécula de bisfenol A puede atacar tal como lo hizo la primera, del mismo modo que se ha explicado en la ilustración anterior, y contiuar el proceso, uniendose a más fosgeno. De ese modo, la molécula crece hasta que obtenemos el policarbonato

La nueva tecnología de copolímero mejora la resistencia a la luz UV del policarbonato
El policarbonato basado en bisfenol acetona (BPA) se desarrolló hace más de 50 años. Debido a sus propiedades únicas, actualmente es muy utilizado en distintos sectores comerciales para aplicaciones como CDs y DVDs, sustituto del vidrio en cubiertas de edificios o estadios e iluminación delantera de vehículos. Sin embargo, como cualquier otro plástico, el policarbonato actual presenta ciertas limitaciones. Algunas de estas limitaciones, como por ejemplo, la baja resistencia a la radiación UV ultravioleta, se pueden superar con una nueva tecnología basada en copolímeros de policarbonato.
El policarbonato es un termoplástico amorfo de altas prestaciones. Debido a su estructura molecular amorfa, el material es transparente y presenta una buena estabilidad dimensional. La resistencia al calor de un homopolímero de policarbonato fabricado a partir de BPA es de aproximadamente 150ºC. La combinación de resistencia al calor y estructura molecular amorfa le confiere rigidez a temperaturas más elevadas. Debido a su excelente resistencia al impacto, el policarbonato supera exigentes pruebas mecánicas como el ensayo de impacto (“hail test”) para aplicaciones en cubiertas de estadios.
Tecnología de copolímero de policarbonato
El policarbonato se decolora bajo la luz UV debido a su estructura molecular aromática. Este fenómeno produce degradación además de decoloración y también puede generar un comportamiento quebradizo con el tiempo. Para mejorar la resistencia del policarbonato a la radiación UV, se introduce un nuevo bloque en la cadena polimérica del policarbonato (Figura 1).
Este nuevo bloque mejora significativamente la resistencia del policarbonato a las condiciones ambientales. En un proceso similar a la oxidación del aluminio, en la que la exposición a la luz UV hace que se forme una capa que protege al material base, el copolímero de policarbonato desarrolla una capa superior por el mecanismo de fototransposición de Fries que protege el material subyacente. Esta capa se reordena para formar una estructura que absorbe de forma inherente la luz UV, haciendo que la resina sea autoprotectora. Esta fina capa absorbente de la radiación UV protege al material de copolímero. (Figura 2).

Figura 1: Comparación simplificada de la estructura molecular del homopolímero y el copolímero.
Figura 2. Tras la exposición a la luz UV, el copolímero sufre una reacción de fototransposición de Fries y se reestructura para formar una micropelícula que absorbe de forma inherente la radiación UV.
Esta nueva y exclusiva tecnología basada en copolímeros ha sido desarrollada por GE Plastics y se ha comercializado con el nombre de resina Lexan SLX.
Tras la reacción de fototransposición, la capa protectora de copolímero recién formada es ligeramente amarilla, pero al tratarse de una capa muy fina, la decoloración total es despreciable. Las propiedades mecánicas, como la resistencia al impacto, se mantienen gracias a esta fina capa que protege al material subyacente de la degradación.

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RESINAS Y ADHESIVOS EPÓXICOS

Estan constituidos generalmente por dos componentes, que se mezclan antes de usarse. Uno es un "prepolimero" liquido y el otro un "agente curante" que reacciona con el anterior, que hace que solidifique. Normalmente el "prepolimero" esta hecho de bisfenol_A y epiclorhidrina. Al tratarlos con una base en condiciones cuidadosamente controlada, el bisfenol_A se convierte en su anión, que actúa como un nucleófilo en una reacción SN2 con la epiclorhidrina. Cada molécula de ésta actúa con dos bisfenol_A, una vez para desplazamiento del SN2 del ion cloruro y otra por apertura del anillo epoxido. Al mismo tiempo cada molécula de bisfenol_A puede reaccionar con dos epiclorhidrina y producir una cadena larga de polímero. Cada extremo de una cadena de prepolímero tiene un grupo epoxi que no ha reaccionado y cada cadena posee numerosos grupos alcohol secundarios espaciados regularmente a lo largo de ella.



¿Pero cómo transcurre esta reacción? Lo primero que sucede, es que el NaOH hace un pequeño cambio con el bisfenol A, para dar la sal sódica de bisfenol A:



Ahora con la relación de dos moléculas de epiclorhidrina por cada molécula de bisfenol A. Veamos qué sucede en ese caso:

Estas dos moléculas pueden reaccionar entre sí para dar lugar a esta otra:

PROCEDIMIENTO PARA FABRICAR CUMENO

LA INVENCION SE REFIERE A LA PRODUCCION DE ETILBENCENO A PARTIR DE ETILENO DILUIDO Y BENCENO DILUIDO, EN TRES ETAPAS. PRIMERAMENTE, LA CORRIENTE DE ALIMENTACION DE BENCENO SE ALQUILA CON LA CORRIENTE DE ALIMENTACION DE ETILENO DILUIDO, QUE CONTIENE ETILENO, PARA FORMAR ETILBENCENO JUNTO CON POLIETILBENCENOS (PEB), QUE INCLUYEN UNA MEZCLA DE DI- Y TRIETILBENCENO Y PUEDE CONTENER ASIMISMO TETRA-, PENTA- Y HEXAETILBENCENOS. EN SEGUNDO LUGAR, EL PRODUCTO DE LA PRIMERA FASE SE DESTILA PARA ELIMINAR EL BENCENO QUE NO HA REACCIONADO Y EL RESTO DE MATERIAL QUE NO HA REACCIONADO. PARTE DEL ETILBENCENO SE RECUPERA POR DESTILACION. EN UNA TERCERA FASE, SE TRANSALQUILAN LOS POLIETILBENCENOS CON BENCENO PURO EN EXCESO, PARA FORMAR EL PRODUCTO DE ETILBENCENO, QUE SE PUEDE RECUPERAR POR DESTILACION. DICHO PROCESO QUE EMPLEA UNA CORRIENTE DE ALIMENTACION DE BENCENO DILUIDO SE PUEDE APLICAR ASIMISMO A LA OBTENCION DE CUMENO, MEJOR QUE DE ETILBENCENO, UTILIZANDO UNA CORRIENTE DE ALIMENTACION DE PROPILENO DILUIDO. LOS CATALIZADORES UTILIZADOS PARA LAS FASES DE ALQUILACION Y TRANSALQUILACION SON CATALIZADORES DE HETEROPOLIACIDOS SOPORTADOS, COMO ACIDO FOSFOTUNGSTICO SOBRE UN SOPORTE DE SILICE O CATALIZADOR DE ZEOLITA Y EN FORMA ACIDA.

PRODUCCIÓN DE BISFENOL_A

Se hace reacciónar fenol con acetona, en relación estequiometrica 2:1 (es decir; dos moléculas de fenol y una de acetona). Se hacen reaccionar en presencia de un catalizador ácido, que tras separarlo queda una mezcla líquida, que se tratará con una resina cambiadora de iones, debilmente básica, que tiene grupos piridilos com grupos cambiadores. Pos último se purifica la mezcla (destilación).

Conseguimos así nuestra base para la producción de policarbonatos y resinas epoxi.

SEGUN SU ORIGEN

Polímeros naturales: Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoleculas que forman los seres vivos son macromoléculas poliméricas. Por ejemplo, las proteínas, los ácidos nucleicos, los polisacáridos (como la celulosa y la quitina), el hule o caucho natural, la lignina, etc.

Polímeros semisintéticos: Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc.

Polímeros sintéticos: Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros. Por ejemplo, el nylon, el poliestireno, el cloruro de polivinilo (PVC), el polietileno, etc.

SÍNTESIS DE ACETONA Y FENOL A PARTIR DE CUMENO

El benceno es alquilado a propileno, a partir del cual obtenemos cumeno.Una vez obtengamos el cumeno lo puririficamos.
Posteriormente oxidamos la molécula de cumeno por calentamiento en contacto aire y obtenemos hidroperóxido de cumeno.
La rotura del hidroperóxido de cumeno para dar fenol y acetona es efectuada por un tratamiento con ácido sulfurico diluido, y posterior calentamiento para iniciar la reacción fuertemente exotérmica.
En primer lugar, el protón del ácido actúa separando el grupo hidroxilo del hidroperóxido, el hueco electrónico que se origina en el oxígeno y emigre al grupo fenilo como anión. A partir del ion cabenio resultante, se produce, por adición de agua del disolvente, la sal de oxonio de un amicetal, que se descompone en fenol, acetona y un protón.
Es un proceso en el que se trabaja sin pérdida de materia, puesto que se obtiene acetona, como producto secundario.
Finalmente los productos son separados por destilación.

UN AVANCE HACIA EL INTERIOR

Nuestra investigación comienza con la producción de cumeno, sintetizado a partir del benceno y propileno (materia prima procedente principalmente de CEPSA-Refineria de la Rábida).
El cumeno se produce en la fábrica de Ertisa (Huelva), la única en España, que como producto final obtiene fenol, acetona y ams, siendo los dos primeros las bases para la producción de Bisfenol-A.
Según hagamos reaccionar el Bisfenol-A con epiclorhidrina o fogeno obtendremos resinas epoxis (en el primer caso) o policarbonatos (en el segundo caso), siendo éstos nuestros objetivos finales.
Posteriormente intentaremos analizar reacción a reacción y modo de producción.

nuestra primera entrada

Éste es el glob de zoraida y demás