Polipropileno

El polipropileno (PP) es un polímero termoplástico de propileno (propeno).

Conseguir

El polipropileno se obtiene por polimerización de propileno en presencia de catalizadores de complejos metálicos , por ejemplo, catalizadores de Ziegler-Natta (por ejemplo, una mezcla de TiCl 4 y Al R 3 ):

norte CH 2 = CH (CH 3 ) → [-CH 2 -CH (CH 3 )-] norte

Los parámetros requeridos para obtener polipropileno son cercanos a aquellos a los que se obtiene polietileno de baja presión . En este caso, dependiendo del catalizador específico, se puede obtener cualquier tipo de polímero o mezclas de los mismos.

El polipropileno se produce en forma de polvo blanco o gránulos con una densidad aparente de 0,4–0,5 g/cm³. El polipropileno se produce estabilizado, teñido y sin teñir.

Estructura molecular

Según el tipo de estructura molecular, se pueden distinguir tres tipos principales: isotáctico, sindiotáctico y atáctico.

Las estructuras moleculares isotácticas y sindiotácticas se pueden caracterizar por diversos grados de perfección de la regularidad espacial.

Los estereoisómeros de polipropileno difieren significativamente en sus propiedades mecánicas, físicas y químicas. El polipropileno atáctico es un material similar al caucho con alta fluidez, punto de fusión - alrededor de 80 ° C, densidad - 850 kg / m³, buena solubilidad en éter dietílico . El polipropileno isotáctico se compara favorablemente con el polipropileno atáctico en sus propiedades, a saber: tiene un alto módulo de elasticidad, una mayor densidad - 910 kg / m³, un alto punto de fusión - 165-170 ° C y mejor resistencia a los productos químicos. El polímero estereobloque de polipropileno, cuando se examina con rayos X , muestra una cierta cristalinidad que no puede ser tan completa como la de las fracciones puramente isotácticas, ya que los sitios atácticos provocan perturbaciones en la red cristalina . Los isotácticos y sindiotácticos se forman al azar;

Propiedades físicas y mecánicas

A diferencia del polietileno , el polipropileno es menos denso (densidad 0,91 g/cm³, que es el valor más bajo en general para todos los plásticos ), más duro (resistente a la abrasión), más resistente al calor (comienza a ablandarse a 140 °C, punto de fusión 175 °C) , casi no sufre agrietamiento por corrosión bajo tensión. Tiene una alta sensibilidad a la luz y al oxígeno (la sensibilidad disminuye con la introducción de estabilizadores).

El comportamiento a la tracción del polipropileno, incluso más que el polietileno, depende de la tasa de aplicación de la carga y de la temperatura. Cuanto menor sea la tasa de estiramiento del polipropileno, mayor será el valor de las propiedades mecánicas. A altas velocidades de estiramiento, el esfuerzo de tracción a la rotura del polipropileno está muy por debajo de su límite elástico de tracción.

Los indicadores de las principales propiedades físicas y mecánicas del polipropileno se dan en la tabla:

Las propiedades físicas y mecánicas del polipropileno de diferentes grados se dan en la tabla:

Propiedades químicas

El polipropileno es un material químicamente resistente. Sólo los agentes oxidantes fuertes tienen un efecto notable sobre él: ácido clorosulfónico , ácido nítrico fumante , halógenos , oleum . El ácido sulfúrico concentrado al 58% y el peróxido de hidrógeno al 30% tienen poco efecto a temperatura ambiente. El contacto prolongado con estos reactivos a 60 °C o más conduce a la degradación del polipropileno.

El polipropileno se hincha ligeramente en disolventes orgánicos a temperatura ambiente. Por encima de 100 °C, se disuelve en hidrocarburos aromáticos como benceno , tolueno . Los datos sobre la resistencia del polipropileno a los efectos de ciertos productos químicos se dan en la tabla.

Debido a la presencia de átomos de carbono terciarios, el polipropileno es más sensible al oxígeno, especialmente cuando se expone a la radiación ultravioleta ya temperaturas elevadas. Esto explica la propensión significativamente mayor del polipropileno al envejecimiento en comparación con el polietileno. El envejecimiento del polipropileno avanza a un ritmo mayor y va acompañado de un fuerte deterioro de sus propiedades mecánicas. Por lo tanto, el polipropileno se usa solo en forma estabilizada. Los estabilizadores protegen el polipropileno de la destrucción tanto durante el procesamiento como durante la operación. El polipropileno es menos susceptible de agrietarse bajo la influencia de ambientes agresivos que el polietileno. Resiste con éxito las pruebas estándar de agrietamiento por tensión en una amplia variedad de entornos. La resistencia al agrietamiento en una solución acuosa al 20% del emulsionante OP-7 a 50 °C para polipropileno con un índice de fluidez de 0,5 a 2,0 g/10 min, en estado estresado, es superior a 2000 horas.

El polipropileno es un material impermeable. Incluso después de un contacto prolongado con el agua durante 6 meses (a temperatura ambiente), la absorción de agua del polipropileno es inferior al 0,5 %, ya 60 °C es inferior al 2 %.

Propiedades termofísicas

El polipropileno tiene un punto de fusión más alto que el polietileno y una temperatura de descomposición correspondientemente más alta. El polipropileno isotáctico puro se funde a 176°C. La temperatura máxima de funcionamiento del polipropileno es de 120-140 ºC. Todos los productos de polipropileno resisten la ebullición y pueden esterilizarse con vapor sin que cambien su forma ni sus propiedades mecánicas.

Superando al polietileno en resistencia al calor, el polipropileno es inferior en resistencia a las heladas. Su temperatura de fragilidad (resistencia a las heladas) oscila entre −5 y −15 ºC. La resistencia a las heladas se puede aumentar introduciendo unidades de etileno en la macromolécula de polipropileno isotáctico (por ejemplo, durante la copolimerización de propileno con etileno).

Los indicadores de las principales propiedades termofísicas del polipropileno se dan en la tabla:

Propiedades eléctricas

Los indicadores de las propiedades eléctricas del polipropileno se dan en la tabla:

Reciclaje

Los principales métodos de procesamiento son el moldeo por extrusión, el moldeo al vacío y neumático, el moldeo por extrusión y soplado, el moldeo por inyección y soplado, el moldeo por inyección, el moldeo por compresión, el moldeo por inyección.

Aplicación

Material para la producción de películas (especialmente empaques), bolsas, contenedores, tuberías, partes de equipos técnicos, vasos de plástico, artículos para el hogar, materiales no tejidos, material aislante eléctrico, en la construcción para aislamiento de vibraciones y ruido de techos entre pisos en "flotante". sistemas de piso". Cuando el propileno se copolimeriza con etileno, se obtienen copolímeros no cristalizantes que presentan propiedades de caucho , caracterizadas por una mayor resistencia química y resistencia al envejecimiento.

Para el aislamiento térmico y de vibraciones, la espuma de polipropileno (PPP) también se usa ampliamente. De características similares al polietileno espumado (espuma de polietileno) . Los perfiles decorativos de extrusión de PPP también se encuentran en sustitución del poliestireno expandido . El polipropileno atáctico se utiliza para fabricar adhesivos para la construcción, masillas, masillas de sellado, superficies de carreteras y películas adhesivas.

La estructura del uso de polipropileno en Rusia en 2012 fue la siguiente: 38% - contenedores, 30% - hilos, fibras, 18% - películas, 6% - tuberías, 5% - láminas de polipropileno, 3% - otros [1] .

Mercado del polipropileno

El polipropileno ocupa el segundo lugar en el mundo entre los polímeros en términos de consumo, con una participación del 26% solo superada por el polietileno . La cuota del cloruro de polivinilo , que ocupa la tercera posición (18%), desciende en favor del polipropileno. El 76% del consumo mundial de polipropileno es homopolipropileno, el resto son copolímeros [2] . En Rusia, el consumo de polipropileno aumentó de 250 000 toneladas en 2002 a 880 000 toneladas en 2012 [1] , aunque se mantuvo en un nivel bastante bajo: el 1,6 % del mundo [3] o 6 kg por persona al año frente a 18 kg /persona en Europa Occidental, 17 kg/persona. en USA y 12 kg/persona. en China [2] .

Se observa sobreproducción de polipropileno en el mundo : ahora el exceso se estima en 7,4 millones de toneladas por año [1] , en 2015, con el consumo global esperado de 66 millones de toneladas, la capacidad de producción ascenderá a 79 millones de toneladas [3] .

La producción rusa de polipropileno comenzó en 1981 en la planta petroquímica de Tomsk (ahora propiedad de Sibur ). En la década de 1990, se construyeron unidades de producción de polipropileno en la Refinería de Moscú ( Gazprom Neft y Sibur) y Ufaorgsintez ( Bashneft ). En 2007, se abrió la producción de polipropileno en Budyonnovsky Stavrolen ( Lukoil ), y en 2013 en Omsk Poliom [2] .

La mayor producción rusa de polipropileno se inauguró el 15 de octubre de 2013: se trata de la planta Tobolsk-Polymer propiedad de Sibur [1] [2] . En el momento del lanzamiento de la planta de Tobolsk , era una de las cinco más potentes del mundo (dos plantas más tenían la misma capacidad) [2] [5] . La empresa está diseñada para producir 510 mil toneladas de propileno por año por deshidrogenación de propano (contratista - Maire Tecnimont , equipo - UOP , obtenido en la planta petroquímica de Tobolsk , y la posterior producción de 500 mil toneladas de polipropileno por año (contratista - Linde , equipo - Ineos [1] [4] Las capacidades de otras plantas rusas para la producción de polipropileno no superan las 250 mil toneladas por año [2] Tobolsk-Polymer se especializa en la producción de homopolipropileno , mientras que la producción de copolímeros Sibur decidió centrarse en el complejo petroquímico de Tomsk y la refinería de petróleo de Moscú [4] .

En 2015, se produjeron en Rusia 1275 mil toneladas de polipropileno, mientras que las exportaciones ascendieron a 350 mil toneladas. [6] [7]

Al cierre de 2020, la producción total de polipropileno (PP) en Rusia aumentó un 31% respecto al mismo indicador de 2019 y ascendió a unas 1.883 mil toneladas. ZapSibNeftekhim proporcionó el principal aumento en los volúmenes de producción [8]

Véase también

• Sistema de etiquetado de plástico
• Complejo químico de gas de Amur
• ZapSibNeftekhim
• Nizhnekamskneftekhim

Notas

1. ↑ 1 2 3 4 5 Pyzhyanova V. Lanzamos tapones de polipropileno  // Expert-Ural  : journal. - Ekaterimburgo, 21 de octubre de 2013. - No. 42 (575) . Archivado desde el original el 3 de enero de 2014.
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 Un mar de plástico de Tobolsk  // Experto  : diario. - M. , 21 de octubre de 2013. - N° 42 (872) .
3. ↑ 1 2 Serova T. La demanda de polipropileno en el mundo está creciendo en todas las industrias . plastinfo.ru. Fecha de acceso: 3 de enero de 2014. Archivado desde el original el 4 de enero de 2014. (indefinido)
4. ↑ 1 2 3 Vinkov A. Precursor del horno de pirólisis  // Experto  : revista. - M. , 5 de noviembre de 2012. - N° 44 (826) .
5. ↑ Sivakov D., Vinkov A. No nos obliguen a producir lavabos de plástico  // Experto  : revista. - M. , 20 de septiembre de 2010. - N° 37 (721) .
6. ↑ En 2015, la exportación de polipropileno desde Rusia creció un 59% . www.mrcplast.ru Consultado el 13 de abril de 2016. Archivado desde el original el 23 de abril de 2016. (indefinido)
7. ↑ En 2015, la producción de polipropileno en Rusia creció un 23% . www.mrcplast.ru Consultado el 13 de abril de 2016. Archivado desde el original el 24 de abril de 2016. (indefinido)
8. ↑ La producción de polipropileno en Rusia creció un 31 % en 2020 . Consultado el 6 de noviembre de 2021. Archivado desde el original el 6 de noviembre de 2021. (indefinido)

Literatura

• Perepelkin V.P. Polipropileno, sus propiedades y métodos de procesamiento. - L.: LDNTP, 1963. - 256 p.
• Krenzel B. A., L. G. Sidorova. polipropileno. - Kyiv.: Técnica, 1964. - 89 p.
• Un equipo de autores (I. Amrozh, etc.). polipropileno. Traducido del eslovaco por V. A. Egorov. ed. V. I. Pilipovsky e I. K. Yartsev. - L.: Química, 1967. - 316 p.
• Ivanyukov D. V., M. L. Fridman. polipropileno. — M.: Química, 1974. — 270 p.
• Manual de Polipropileno y Compuestos de Polipropileno / ed. HG Karian. — Nueva York.: MarcelDekker Inc., 2003. — 740 p.
• polipropileno. Una referencia de la A a la Z / ed. J. Karger-Kocsis. Kluwer, 1999. - 987 págs.
• GOST 26996-86 "Copolímeros de polipropileno y propileno".