Tereftalato de polietileno - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos



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Tereftalato de polietileno

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PET- Tereftalato de polietileno

El PET es un material termoplástico semicristalino. Inicialmente se usaba solo para la fabricación de fibras; finalmente se usó para películas y botellas. Hoy, el PET es uno de los materiales de embalaje más importantes. Los grados moleculares más altos, modificados con agentes nucleantes para acelerar la cristalización, pueden usarse para moldeo por inyección. Se distinguen tres grados generales de PET: PET cristalino (PET-C), PET amorfo (PET-A) y copolímeros de PET con mayor resistencia al impacto (PET modificado con glicol, PET-G). La incorporación de comonómeros voluminosos, como el ácido isoftálico o el 1,4-ciclohexano dimetanol (CHDM) se utiliza para reducir la cristalinidad para facilitar la fabricación de piezas transparentes (por ejemplo, botellas).

Propiedades


Las propiedades mecánicas dependen del grado de cristalinidad, que a su vez depende de las condiciones de procesamiento durante el moldeo por inyección. Las temperaturas del molde de 140 ° C, los largos tiempos de residencia y el recocido dan como resultado un grado de cristalinidad de 30 a 40%. Estas piezas exhiben una alta rigidez y resistencia por debajo de 80 ° C y un bajo deslizamiento bajo carga estática constante. Sin embargo, su resistencia al impacto es baja, mientras que el deslizamiento y Las propiedades de desgaste son buenas. Se desean piezas amorfas cuando se requieren alta transparencia, alta tenacidad, excelentes propiedades de deslizamiento y desgaste, baja contracción y alta estabilidad dimensional. A ≈ 80 ° C, los componentes de PET amorfo exhiben una región de transición vítrea en la que el módulo de elasticidad, particularmente de grados no reforzados, disminuye bruscamente. Las calidades altamente reforzadas exhiben integridad estructural hasta ≈ 250 ° C. La temperatura de servicio a largo plazo oscila entre 100 y 120 ° C.

Propiedades eléctricas

Las buenas propiedades eléctricas dependen poco de la frecuencia y la temperatura.

Propiedades Químicas

Debido a que el PET tiene baja permeabilidad para el O2 y el CO2, es muy adecuado para embotellar bebidas que contenganalcohol o carbonatadas. Es resistente a ácidos débiles y soluciones alcalinas, aceites, grasas, hidrocarburos alifáticos y aromáticos y tetracloruro de carbono. No es resistente a ácidos fuertes y soluciones alcalinas, fenol y uso a largo plazo en agua caliente por encima de 70 ° C. El PET no es propenso al agrietamiento por estrés. Exhibe buena estabilidad climática, particularmente cuando el negro de carbón se estabilizó contra la radiación UV. Sin retardantes de llama añadidos, el PET se quema con una llama de color amarillo anaranjado. Cumple con los requisitos para el contacto con alimentos; sin embargo, solo puede esterilizarse por radiación o en atmósfera de óxido de etileno debido a su baja resistencia a la hidrólisis. Sin retardantes de llama añadidos, el PET se quema con una llama de color amarillo anaranjado. Cumple con los requisitos para el contacto con alimentos; sin embargo, solo puede esterilizarse por radiación o en atmósfera de óxido de etileno debido a su baja resistencia a la hidrólisis. Excelente resistencia al ataque químico y alta resistencia al agrietamiento por estrés ambiental, en particular en comparación con los policarbonatos, debido a la naturaleza semicristalina de los poliésteres. Mejor resistencia a los ácidos que las poliamidas y la resina de acetal, buena resistencia a alcoholes y solventes. El PET se vuelve blanco cuando se expone al cloroformo y también a otros químicos como el tolueno. Tiene excelente resistencia a los alcoholes, hidrocarburos alifáticos, aceites, grasas y ácidos diluidos, con resistencia moderada a álcalis diluidos, hidrocarburos aromáticos y halogenados. Tienen muy buen comportamiento ante un gran número de químicos, así, el polietileno tereftalato se caracteriza por su resistencia a un gran número de ácidos, alcoholes y sales, así como a plastificantes. Con buena actuación al verse expuesto a hidrocarburos como el xileno, los aceites minerales y el petróleo, ésta se ve limitada en contacto con hidrocarburos alifáticos y se ha de evitar la exposición ante acetonas y bencenos.

Polimerización

Industrialmente, se prepara por esterificación  y luego policondensación mediante catalizadores a elevadas temperaturas (arriba de 270°C). Se hace reaccionar por esterificación en un reactor TPA o DMT con glicol etilénico, se obtiene el monómero bis-beta-hidroxi-etil-tereftalato, el cual en una fase sucesiva, mediante policondensación en un segundo reactor,  se polimeriza en PET. Cuando se utiliza TPA se elimina agua como sub productos, cuando se usa DMT  se elimina metanol. La eliminación del glicol etilénico es favorecida por el vacío que se aplica en la autoclave; el glicol recuperado se destila y vuelve al proceso de fabricación. Durante la fase de policondensación, la masa fundida se homogeneiza por medio de un agitador, cuando la masa alcanza la viscosidad correcta, normalmente se verifica el amperaje del agitador para conocer la viscosidad deseada, se detiene el vacío y se introduce nitrógeno en el reactor. En este punto se detiene la reacción y la presencia del nitrógeno evita fenómenos de oxidación. La masa fundida, por efecto de una suave presión ejercida por el nitrógeno, es obligada a pasar a través de un dado, la masa fun dida sale en forma de spaghetti,  se enfrían conm agua y se cortan con una peletizadora.

Cristalización

El gránulo así obtenido es brillante y transparente porque es amorfo, tiene baja viscosidad, o sea un bajo peso molecular, I.V. = 0.55 a 0.65. A traves de un proceso de cristalizacion la cual confiere a la resina una coloración blanca lechosa. Esto proceso de cristalizacion consiste en un tratamiento térmico a 135 - 165°C, en un reactor  en agitación por un tiempo que puede variar de 20 hasta 60 minutos. Con esto proceso la densidad del PET pasa de 1.33 g/cm3 del amorfo a 1.38 del cristalino.

Polimerización en estado sólido o Post polimerización SSP

Obviamente, durante la fase de polimerización es posible alcanzar altas viscosidades, pero luego sería imposible extruirlo a través de la matriz, por lo que en la polimerización se alcanza una viscosidad intrínseca IV de 0.55. Para lograr visosidades más altas, se utiliza un proceso llamado polimerización en estado sólido (SSP). En la práctica, el gránulo se coloca en un reactor inclinado de 45° al vacío a una temperatura cercana al punto de fusión del PET. En estas condiciones, se extrae etilenglicol que no ha reaccionado y el acetaldehído que se forman en la primera polimerización,  y el PET aumenta su peso molecular y en consecuencia, su viscosidad de I.V. (0.72 – 0.86).

Proceso

Los principales métodos de procesamiento para PET son el moldeo por inyección y el moldeo por soplado y estirado de una y dos etapas para botellas y envases de PET. Se extruyen películas, láminas y perfiles sólidos. Antes del procesamiento termoplástico, los gránulos húmedos deben secarse durante ≈ 10 ha 130°C. Para el moldeo por inyección de piezas amorfas, la temperatura de fusión debe oscilar entre 260 y 290°C; la temperatura del molde debe ser superior a 60°C para piezas amorfas y ≈ 140°C para piezas semicristalinas (espesor de pared> 4 mm). A pesar de su alta contracción de 1.2–2.5% para piezas semicristalinas, el PET es muy adecuado para el sobremoldeo de insertos metálicos siempre que el grosor de la pared sea adecuadamente alto. Las uniones pueden establecerse mediante los siguientes métodos: soldadura ultrasónica, de fricción, de placa caliente y de gas caliente, y unión adhesiva con adhesivos de cianoacrilato, EP o PUR.

Alcantarillas moleculares

Los extensores de cadena se usan para revertir la disminución del peso molecular causada por la hidrólisis del poliéster, o para cambiar la reología del polímero al aumentar su fuerza de fusión. La degradación afecta particularmente a la resina reciclada y puede limitar su uso. Actualmente existe una amplia gama de extensores de cadena en el mercado de PET. La extensión de la cadena generalmente está representada por la reacción entre los grupos terminales de PET (grupo carboxílico COOH) y el reactivo. Los compuestos típicos como los extensores de cadena son PMDA, fosfatos orgánicos, bis-oxazolinas, bi-anhídridos, diisocianatos, oligómeros epoxi.


Aplicación

Fibras y filamentos básicos, botellas de PET (desechables, reutilizables, llenado en caliente), piezas resistentes al desgaste (también PET reforzado con fibra de vidrio) como cojinetes, ruedas dentadas, ejes, guías, acoplamientos, cerraduras, perillas . Películas aislantes, magnéticas y antiadherentes para el procesamiento de resina fundida, cintas de tinta para impresoras, películas de soporte para película fotográfica, película retráctil, fibras, películas PET-A para embalaje en blister, película de embutición profunda de espuma PET-C para bandejas de comida rápida .


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