PTT base biológico - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos



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PTT base biológico

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PTT de PDO de base biológica

El poli (tereftalato de trimetileno) es un poliéster aromático lineal producido por policondensación de 1,3-propanodiol (trimetilenglicol, 3G o PDO) con ácido tereftálico purificado (PTA) o tereftalato de dimetilo (DMT). Según la ruta de producción convencional, ambos monómeros, el diácido y el componente diol, se derivan de materias primas petroquímicas. La producción de PDO de base biológica ha sido comercializada. El Bio-PDO se produce por fermentación aeróbica de glucosa a partir de almidón de maíz. El rendimiento y la productividad son relativamente altos con el proceso aeróbico, abriendo el camino para la producción a granel de PTT de base biológica.

Como termoplástico de ingeniería, el PTT tiene un conjunto de propiedades muy deseable, que combina la rigidez, resistencia y resistencia al calor del tereftalato de polietileno (PET), con la buena capacidad de procesamiento del tereftalato de polibutileno (PBT). El PTT se puede utilizar para producir fibras para alfombras y textiles industriales donde tiene la buena capacidad de recuperación y resistencia al desgaste del nylon, así como la capacidad de teñido, resistencia estática y resistencia química del PET. Como fibra de unión hilada para prendas de vestir, su conjunto de propiedades incluye buena recuperación de estiramiento, suavidad y capacidad de teñido. Cuando se combina con otras resinas, puede mejorar la resistencia, la flexibilidad y las propiedades de barrera en aplicaciones de moldeo y extrusión.

Producción de  1,3-propandiol de biomasa

La PDO de base biológica es producida industrialmente a través de la fermentación de glucosa. Hay una vía de fermentación en la naturaleza que consta de dos pasos: las levaduras naturales primero fermentan glucosa a glicerol, luego los microbios fermentan glicerol a 1,3-propanodiol. En el bioproceso patentado,  la glucosa derivada del maíz molido en húmedo es metabolizada por el microorganismo genéticamente modificado E.coli12. Este microorganismo convierte la glucosa en 1,3-propanodiol en un solo paso. El microorganismo se coloca en un tanque de fermentación con agua y glucosa, junto con vitaminas, minerales y oxígeno. Después de que el organismo ingiere la glucosa, produce la molécula de tres carbonos 1,3-PDO. El PDO se separa luego del caldo de fermentación por filtración, y se concentra por evaporación, seguido de purificación por destilación. El 1,3-PDO aparece como un líquido claro y ligeramente viscoso. También es posible producir PDO por fermentación de glicerol. El glicerol (o glicerina, (CH2OH-CHOH-CH2OH) es un subproducto de la producción de biodiesel. El aumento en la producción de biodiesel en los últimos años ha llevado a un 1,3-PDO de base biológica.

El PTT puede producirse por transesterificación de tereftalato de dimetilo (DMT) con PDO, o por la ruta de esterificación, comenzando con ácido tereftálico purificado (PTA) y PDO. La polimerización puede ser un proceso continuo y es similar a la producción de PET. En la primera etapa de la polimerización, se produce poliéster de bajo peso molecular en presencia de exceso de PDO, eliminando agua (en el caso de PTA) o metanol (en el caso de DMT). En la segunda etapa, la policondensación, el crecimiento de la cadena se produce mediante la eliminación de PDO y el agua / metanol restante. Como la terminación de la cadena puede ocurrir en cualquier momento (debido a la presencia de un ácido monofuncional o un compuesto hidroxílico), ambos monómeros deben ser muy puros. A medida que avanza la reacción, la eliminación de trazas de PDO se vuelve cada vez más difícil. Esto se compensa teniendo una serie de reactores operando bajo temperaturas progresivamente más altas y presiones más bajas. En un paso final, el polímero fundido altamente viscoso se mezcla con aditivos en un mezclador estático y luego se peletiza.

Otros productos de PDO

Otros productos de polímeros basados ​​en 1,3-propanodiol (1,3-PDO) son poli (naftalato de trimetileno) (PTN) y poli (isoftalato de trimetileno) (PTI) un elastómero de poliéster termoplástico parcialmente biológico, además, el PDO se puede convertir en poliuretano termoestables  y potencialmente también en otros productos.

Propiedades

El PTT combina propiedades físicas similares al PET (resistencia, rigidez, tenacidad y resistencia al calor) con propiedades de procesamiento de PBT (bajas temperaturas de fusión y moldeo, cristalización rápida, tiempo de ciclo más rápido que el PET); También es similar a la poliamida (PA 6 y 6,6) y el polipropileno (PP) para aplicaciones de fibra y es similar al policarbonato (PC) para aplicaciones de moldeo. También existe una superposición en términos de propiedades y procesabilidad (fibras y películas) con PLA y celofán.

Propiedades quimicas y fisicas

En general, PTT es similar a otros poliésteres en peso molecular y distribución de peso molecular. El esqueleto de poliéster está saturado y, por lo tanto, inactivo. El PTT es cristalino, duro, fuerte y extremadamente resistente. La densidad de PTT es ligeramente inferior a la de PET y similar a la de PBT. PTT tiene un número impar (tres) de unidades de metileno entre cada uno de los tereftalatos, mientras que PBT y PET tienen un número par de unidades de metileno. El número impar de unidades de metileno afecta la estructura física y química del PTT, dándole una recuperación elástica más allá de la de PBT y PET y alcanzando el rango de nylon.

Propiedades mecánicas

El alargamiento a la rotura de la fibra cortada de PTT es significativamente mayor que el PET o el nylon, lo que sugiere una mayor resistencia al desgarro. El módulo inicial de PTT, que es significativamente más bajo que el PET o el nylon, corresponde a una fibra menos rígida y, por lo tanto, más suave, más fácilmente entrelazada (no tejida).

Propiedades térmicas

PTT tiene un punto de fusión de 225-228°C y una transición vítrea de aproximadamente 45-75°C; ambos valores son más bajos en comparación con el PET. Por lo tanto, PTT requiere temperaturas de procesamiento correspondientemente más bajas. PTT tiene una estructura semicristalina. Es un termoplástico rígido opaco útil para aplicaciones de ingeniería estructural donde se requiere rigidez, resistencia y tenacidad. La resistencia a la tracción y el módulo de flexión son mayores para PET, seguidos de PTT y PBT .

Otras propiedades

Las películas de PTT tienen excelentes propiedades de barrera para el dióxido de carbono y el vapor de agua en comparación con las películas de PET y nylon. Debido a la temperatura moderada de transición vítrea, las fibras de PTT se pueden teñir con tintes de dispersión comunes a ebullición atmosférica sin un soporte de tinte, ahorrando energía en comparación con las fibras de PET. El PTT exhibe una captación de tinte uniforme y con tintes seleccionados, solidez del color comparable al nylon y excelente resistencia a las manchas. También tiene una excelente resistencia a los rayos UV ) y baja generación de carga estática; de ahí su idoneidad para el alfombrado. La fibra PTT en las pruebas de consumo tiene una sensación más suave que la poliamida y el PET, que es una propiedad deseable para la indumentaria.

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