Compuestos de polipropileno con magnetita
La gama de productos MEXTRON™ son los compuestos de polipropileno con magnetita de la empresa Mexpolimeros. La tasa típica de adición de caolín en plásticos varía entre 5% a 75%, con un tamaño de partícula de 100 mallas o más fino. Basado en el polipropileno tradicional, este material no solo conserva las muchas ventajas del polipropileno al agregar magnetita sino que también le da excelentes propiedades y características de protección del medio ambiente. La magnetita no afecta la estabilidad térmica de los plásticos. A menudo, las poliolefinas como el PE y el PP se degradan por metales de transición como el cobre y el hierro, que pueden actuar como catalizadores para la oxidación del polímero. Incluso niveles de partes por millón pueden ser suficientes para influir en la estabilidad. A pesar de la adición de una alta carga de magnetita, que contiene más del 70 por ciento de hierro en peso, la estabilidad térmica de los plásticos apenas se vio afectada. La magnetita funciona bien en una variedad de plásticos, incluidos PE, PP, PA, EVA y otros. Sin embargo, puede no ser prudente incorporarla a PVC y otras resinas halogenadas (PTFE, FEP, PVDF, CPVC, etc.), ya que una reacción química podría generar humos tóxicos.¿Qué es la magnetita?
La magnetita es un mineral natural con numerosas propiedades especiales que la hacen útil para una amplia gama de aplicaciones. Gracias a todas las propiedades de la magnetita se convierte en un mineral especializado y un relleno funcional en productos comerciales. La magnetita es un óxido de hierro negro que se encuentra en la naturaleza y cuya estructura química es Fe₃O₄ . Es una de las diversas formas de óxido de hierro. El Fe₃O₄ se conoce como óxido de hierro (III), mientras que el Fe₂O₃ es óxido de hierro (II), comúnmente denominado hematita .
¿Cuáles son las propiedades magnéticas de la magnetita?
El nombre mismo de "magnetita" implica que el mineral debe tener propiedades magnéticas, y así es. De todos los minerales que se encuentran en la naturaleza, la magnetita es la que se siente más atraída por un imán. Esta propiedad es muy útil. Por ejemplo, el mineral de magnetita se separa fácilmente de otros minerales contaminantes simplemente aplicando un campo magnético. Una vez que se retira el campo, la magnetita deja de ser atraída. Esta capacidad de ser atraída por un imán y luego perder toda atracción magnética una vez que se retira el campo se describe con el término remanencia . Debido a que el magnetismo restante es insignificante, la magnetita se denomina material de baja remanencia o material magnético blando. En contraste, la hematita es atraída muy débilmente por un imán (aproximadamente 100 veces menos que la magnetita), pero la hematita es un material magnético duro y retiene más magnetismo una vez que se retira el imán. La magnetita no atrae, por ejemplo, un clip o un trozo de hierro. Sin embargo, la magnetita es "magnética" en el sentido de que se siente atraída fácilmente por un imán. En términos técnicos, la magnetita se describe como ferrimagnética.
Magnetita para la detección y separación de plásticos
Además de sus usos en el entretenimiento, la magnetita tiene aplicaciones comerciales. Una de ellas es su adición a los plásticos para que sean detectables con un detector de metales. Esto resulta especialmente útil en las plantas de procesamiento de alimentos, donde se busca detectar cualquier contaminación y rechazar el producto antes de su comercialización. Por ejemplo, si un trozo de plástico se desprende de la maquinaria y queda atrapado en una galleta o una barra de pan, no se podrá detectar a menos que se le añada magnetita.
Propiedades eléctricas de la magnetita en plástico y almacenamiento
El imán es un semiconductor eléctrico y los valores reportados presentan un amplio rango debido a que la conductividad de los semiconductores depende de la presencia de impurezas. Por lo tanto, se espera que el magnetismo proveniente de diferentes minas tenga una conductividad eléctrica significativamente distinta. La magnetita de alta pureza tiene una resistividad eléctrica de 1,0 x 10⁴ microohm·cm. La conductividad de los monocristales es de 250 ohm·cm. Al combinarse con plásticos y contenedores, el imán no proporciona conductividad eléctrica a un medio hasta que se alcanzan altas concentraciones y las partículas magnéticas entran en contacto entre sí, creando una chimenea o circuito eléctrico. Este efecto se conoce como percolación umbral y depende del tamaño de partícula, la dispersión y otros parámetros. La magnetita en PP y PA6 aumenta la conductividad eléctrica ya con un 33 % en volumen de magnetita y aumenta hasta la carga máxima posible del 47% en volumen (85% en peso), a partir de la cual se alcanza una resistividad eléctrica de 10 kΩ·m. Por lo tanto, se puede optar por materiales conductores o no conductores según la concentración de la carga.
¿Cuál es la densidad de la magnetita?
La densidad de la magnetita es de 5,2 g/cm³ y, como veremos, es adecuada para diversas aumentra el peso ed difrentes aplicaciones. La mayoría de los materiales orgánicos, como plásticos y elastomeros tienen una densidad de 0.87 hasta 1.35 g/cm³. Muchos minerales comunes utilizados como carga, tienen densidades aproximadamente 2,5 o 3 veces superiores a las de los plásticos. El PE tiene una densidad de 0,95 g/cm³ y el 0,90 g/cm³ mientras el carbonato de calcio y el talco tienen densidades de aproximadamente 2,7 g/cm³. Por lo tanto, es posible aumentar la densidad de los plásticos añadiendo estos rellenos minerales estándar. Sin embargo, algunas aplicaciones, como el aislamiento acústico, requieren una mayor densidad. En estos casos, el compuesto estándar de alta densidad utilizado es el sulfato de bario. El sulfato de bario tiene una densidad de aproximadamente 4,5 g/cm³, pero la magnetita ofrece un rendimiento aún mejor debido a su densidad excepcionalmente alta de 5,2 g/cm³. El aumento de densidad no es lineal, por lo que este archivo adjunto incluye una calculadora de densidad compuesta que permite aumentar la densidad deseada desde el principio, sin necesidad de realizar pruebas ni cometer errores.
¿Qué aplicaciones tienen los plásticos de alta densidad rellenos de magnetita?
La principal aplicación de los plásticos con relleno de magnetita es la amortiguación del sonido. Por ejemplo, el polipropileno con relleno de magnetita se utiliza en coches de lujo para amortiguar y optimizar el sonido del motor y del habitáculo. Esta aplicación existe desde hace más de una década. En el habitáculo, la magnetita se incorpora una espuma de poliuretano. En el compartimento del motor, se utiliza en combinación con refuerzo de fibra de vidrio, con el polipropileno como matriz plástica. La fibra de vidrio proporciona refuerzo y la magnetita aporta densidad. LLa magnetita no afecta la estabilidad térmica de los plásticos. A menudo, las poliolefinas como el PE y el PP se degradan por metales de transición como el cobre y el hierro, que pueden actuar como catalizadores para la oxidación del polímero. Incluso niveles de partes por millón pueden ser suficientes para influir en la estabilidad. A pesar de la adición de una alta carga de magnetita, que contiene más del 70 por ciento de hierro en peso, la estabilidad térmica de los plásticos apenas se vio afectada. La magnetita funciona bien en una variedad de plásticos, incluidos PE, PP, PA, EVA y otros. Sin embargo, puede no ser prudente incorporarla a PVC y otras resinas halogenadas (PTFE, FEP, PVDF, CPVC, etc.), ya que una reacción química podría generar humos tóxicos. también se utiliza en tapones de frascos de perfume de lujo, donde contribuye a dar peso y una sensación de alta calidad, además de la función de cierre magnético. El frisbee golf o disc golf requiere discos de diferentes pesos, y la magnetita se puede utilizar para crear varios discos del mismo tamaño, fabricados en los mismos moldes. En otras aplicaciones, un dispositivo de plástico debe tener flotabilidad negativa, es decir, debe hundirse en el agua; Por ello, se añade magnetita para proporcionar esta función. Además de en plásticos, la magnetita se utiliza como relleno en el hormigón, donde permite la construcción de cimientos macizos y muy estables.
La magnetita absorbe microondas y radar
Las microondas tienen un rango de longitud de onda de aproximadamente un metro a un milímetro, correspondiente a frecuencias entre 300 MHz y 300 GHz. Al utilizar frecuencias de este rango para fines de localización, se emplea el término radar. Las comunicaciones de telefonía móvil GSM también se incluyen en este rango de frecuencia. Esto permite eliminar materiales plásticos sin dificultad, ya que estos carecen de conductividad eléctrica y propiedades magnéticas. Como ya se mencionó, el magnetismo posee propiedades eléctricas y magnéticas, por lo que cabría esperar una fuerte interacción con las microondas, una forma de radiación electromagnética. La medicina de absorción requiere un equipo especializado, pero es posible detectar las propiedades de absorción de las microondas incluso en el hogar. No lo recomiendo a nadie, pero al colocar una rejilla magnética en un horno microondas doméstico común, la temperatura puede elevarse varios cientos de grados Celsius en uno o dos minutos. También se han fabricado bocinas de microondas capaces de fundir placas y otros metales, compactando polvo magnético en el calor de un cristal de cerámica o grafito y configurando el dispositivo para retener el calor en su interior. La adición de un imán al plástico como bloqueador de microondas y radar también permite que el plástico se caliente rápidamente. Se utilizaron polímeros con relleno magnético para blindar los mástiles de los barcos. Un tapón metálico produce un "ping" cada vez que el radar del barco cambia a modo de búsqueda. Este ping es molesto e inútil, ya que la posición del mástil es conocida y de poco interés para el capitán. Al cubrir el mástil con un material sin imán, el radar se bloquea, es decir, se absorbe en lugar de reflejarse, eliminando así el ping. Una aplicación relacionada son las láminas de plástico con relleno magnético que se utilizan para evitar reflejos en los radomos. La señal del radar puede reflejarse en las paredes y causar señales fantasma, por lo que se utilizan materiales de blindaje de radar con imanes en ubicaciones estratégicas para absorber señales externas, mejorando la relación señal/ruido y la sensibilidad.
Pigmento de óxido de hierro negro de magnetita
El pigmento de óxido de hierro negro es Fe₃O₄ , es decir, magnetita . Cuando se desean partículas muy finas o nanopartículas , se utiliza la precipitación para crearlas. Para partículas más gruesas, se prefiere el mineral de magnetita natural. Hay disponibles todos los tamaños. Al añadirla a plásticos y recubrimientos, se observa que la magnetita es un pigmento relativamente débil y que la intensidad del color depende del tamaño de las partículas. Cuando se desea un negro más intenso, se utilizan partículas más finas. Por el contrario, a veces se desea añadir magnetita pero sin que el producto final parezca negro. Por ejemplo, las bridas de plástico para la industria alimentaria se fabrican de color azul brillante para que sean visibles en caso de que caigan accidentalmente en los alimentos, ya que así se pueden ver y retirar fácilmente. Se puede añadir magnetita al nailon para que sea detectable por detector de metales o rayos X, pero la brida debe seguir siendo de color azul brillante. Al seleccionar una magnetita de grano más grueso con baja intensidad de pigmento, es posible que las bridas contengan la magnetita negra y, al mismo tiempo, mantengan la apariencia correcta.
Propiedad térmica más notable de la magnetita
La propiedad térmica más notable de la magnetita es su capacidad calorífica específica, que es el parámetro que refleja la cantidad de calor necesaria para calentar una sustancia en una cantidad determinada. La capacidad calorífica específica es un tema que a menudo se malinterpreta, e incluso algunos libros de expertos no la presentan correctamente. Hay dos maneras de expresar la capacidad calorífica específica de un sólido. La más común es indicar la cantidad de calor en vatios necesaria para elevar la temperatura de un kilogramo de sólido en un kelvin (o un grado Celsius, que es numéricamente lo mismo). Esto se conoce como capacidad calorífica específica másica, y los valores para los sólidos varían considerablemente. La otra forma, menos común, de expresar la capacidad calorífica es la capacidad calorífica volumétrica, que indica la cantidad de energía en vatios necesaria para elevar la temperatura de un litro de sólido en un kelvin. Resulta que la capacidad calorífica volumétrica de casi todos los sólidos es la misma, alrededor de 2 kJ L⁻¹ K⁻¹ . A menudo se cree que añadir cargas minerales a los plásticos modificará su capacidad calorífica específica, pero en términos volumétricos, esto es incorrecto. Si se desea aumentar la cantidad de calor que puede retener una pieza de plástico, la mejor manera es añadir magnetita, ya que es uno de los pocos sólidos con una alta capacidad calorífica volumétrica. De hecho, la capacidad calorífica volumétrica de la magnetita es de 3,8 kJ L⁻¹ K⁻¹ , casi el doble que la de otros sólidos (véase la tabla).
Seguridad de la magnetita
Todos los minerales de origen natural están incluidos en la lista TSCA por definición, aunque no figuren en la lista impresa. La magnetita se utiliza como suplemento alimenticio y se considera segura. Generalmente reconocida como segura (GRAS). La magnetita está aprobada para el contacto indirecto con alimentos cuando se utiliza como relleno en plásticos; de hecho, fui yo quien solicitó y recibió una carta de opinión de la FDA. Si bien la magnetita en sí es segura, como cualquier material extraído de forma natural, puede contener impurezas, por lo que esto debe tenerse en cuenta al realizar la compra.
La magnetita es un relleno multifuncional para plásticos
La magnetita es un mineral de óxido de hierro negro con propiedades inusuales y diversas aplicaciones derivadas de dichas propiedades. Se utiliza a menudo por su alta densidad (5,2 g/ cm³ ), pero también posee una alta conductividad térmica y una conductividad eléctrica bastante elevada. Es opaca a los rayos X y puede utilizarse para bloquear la radiación, incluidas las microondas y el radar. La magnetita es isotrópica y no reforzante debido a la baja relación de aspecto de sus partículas. El plástico PP se caracteriza por su baja densidad, no-toxicidad, incoloro, inodoro, resistencia a la corrosión y buena resistencia al calor. Mediante modificación retardante de llama, se utiliza en componentes que requieren retardo de llama en campos como electrodomésticos y automóviles. Los tipos comunes de plásticos PP-ignífugos incluyen PP-ignífugo respetuoso con el medio ambiente, PP retardante de llama-libre de halógenos-PP, PP retardante de llama-de alambre de alto brillo y plástico PP retardante de llama-de alto CTI.
