martes, 30 de agosto de 2016
jueves, 25 de agosto de 2016
baquelita
A
Leo Hendrik Baekeland, cientifico e inventor estadounidense de origen
belga, una de las cosas que llamó su atención fue el producto resinoso
formado cuando dos productos químicos comunes como el fenol y el
formaldehído reaccionan juntos.
A
pesar de no ser el primer científico en tener un interés en el tema,
consiguió tras varios años de investigación poder controlar el proceso
que reveló al mundo en una patente en EE.UU. el 18 de febrero de 1907 y
más tarde en patentes correspondientes en muchos otros países. Baekeland
llamó a su nueva resina sintética baquelita y la produjo en tres formas
que denominó baquelita A, B y C en función de sus características
químicas y físicas.
La
baquelita ha sido la primera de una serie de resinas sintéticas que
revolucionaron la economía moderna y la vida tecnológica iniciando la
"era del plástico".Baekeland reivindicaba sin exagerar que su producto
era el material de mil usos. Resinas fenólicas, polvos para moldear, de
alta presión, laminados, barnices, lacas y adhesivos fueron productos
resultantes de su descubrimiento.
Estos
productos no podrían haber llegado en mejor momento debido a los
enormes mercados potenciales como el del automóvil, la radio y la
telefonía estaban comenzando a cambiar el mundo.
Para comercializar la baquelita, creo en 1910 la Compañía General Bakelite en los EE.UU, de la que fue presidente hasta 1939 y dio licencias a concesionarios de otras partes del mundo.
En 1939, dicha compañía fue adquirida por Union Carbon and Carbide;
como presidente de la subsidiaria británica nombró en 1916 al inventor
James Swinburne, que había desarrollado exactamente la misma fórmula con
un día de retraso respecto a Baekeland.
Gracias al éxito de la baquelita se convirtió en multimillonario y fue portada de la revista Times el 22 de diciembre de 1924. Recibió la medalla Franklin en 1940. Es autor del libro Some aspects of industrial chemistry.
Cuando
murió en 1944, (de una hemorragia cerebral en un hospital de Nueva
York) sus productos se encontraban en uso en casi todas las industrias y
su trayectoria personal había sido reconocida por numerosos científicos
y organismos académicos de todo el mundo. Para muchas personas, él es
el padre de la industria de plásticos.
La
baquelita fue la primera sustancia plástica totalmente sintética,
creada en 1907 por Leo Baekeland. Se trata de un fenoplástico que
actualmente tiene aplicaciones de interés. Lo sintetizó a partir de
moléculas de fenol y formaldehído. Este producto puede moldearse a
medida que se forma y resulta duro al solidificar. No conduce la
electricidad, es resistente al agua y los disolventes, pero fácilmente
mecanizable.
Cronología de los plásticos:
Parkesina
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1860
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Celuloide
|
1872
|
Baquelita
|
1907
|
Celofán
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1912
|
Acetato
|
1927
|
Vinilo
|
1928
|
Plexiglás
|
1930
|
Acrílicos
|
1936
|
Melmac
|
1937
|
Styrene
|
1938
|
Fórmica
|
1938
|
Poliéster
|
1940
|
Nailon
|
1940
|
La tabla contempla sólo algunos plásticos
Su
permisividad dieléctrica relativa es de 0,65. El alto grado de
entrecruzamiento de la estructura molecular de la baquelita le confiere
la propiedad de ser un plástico termoestable: una vez que se enfría no
puede volver a ablandarse. Esto lo diferencia de los polímeros
termoplásticos, que pueden fundirse y moldearse varias veces, debido a
que las cadenas pueden ser lineales o ramificadas.
Síntesis
Su síntesis se realiza a partir de moléculas de fenol y formaldehído (Proceso de Baekeland),
en proporción 2 a 3: el formaldehído sirve de puente entre moléculas
de fenol, perdiendo su oxígeno por sufrir dos condensaciones sucesivas,
mientras que las moléculas de fenol pierden dos o tres de sus átomos de
hidrógeno, en orto y para,
de forma que cada formaldehído conecta con dos fenoles, y cada fenol
con dos o tres formaldehídos, dando lugar a entrecruzamientos.
 |
| Estructura química de la baquelita |
En
exceso de fenol, la misma reacción de condensación da lugar a polímeros
lineales en los que cada fenol sólo conecta con dos formaldehídos.
Fenol
El fenol, en forma pura, es un sólido cristalino de color blanco e incoloro a temperatura ambiente. Su fórmula química es C6H5OH,
y tiene un punto de fusión de 43 °C y un punto de ebullición de 182 °C.
El fenol es un alcohol, debido a que el grupo funcional de los
alcoholes es R-OH, y en el caso del fenol es Ar-OH. El fenol es conocido
también como ácido fénico o ácido carbólico. Puede sintetizarse
mediante la oxidación parcial del benceno.
Industrialmente
se obtiene mediante oxidación de cumeno (isopropil benceno) a
hidroperóxido de cumeno, que posteriormente, en presencia de un ácido,
se escinde en fenol y acetona, que se separan por destilación.
Formaldehído
El formaldehído o metanal es un aldehído, es altamente volátil y muy inflamable, de fórmula H2C=O.
Fue descubierto en 1867 por el químico alemán August Wilhelm von
Hofmann. Se obtiene por oxidación catalítica del alcohol metílico. A
temperatura normal es un gas incoloro de un olor penetrante, muy soluble
en agua y en ésteres. Las disoluciones acuosas al ≈ 40 % se conocen con
el nombre de formol
Aplicaciones
Hoy
en día la baquelita ha caído prácticamente en desuso pero en su momento
su amplio espectro de uso la hizo aplicable en las nuevas tecnologías,
como carcasas de teléfonos y radios, hasta estructuras de carburadores.
Actualmente, tiene aplicación por ejemplo, en la fabricación de asas de
cacerolas.
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| Asas y mangos de baquelita |
Piezas antiguas confeccionadas en baquelita
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| Reloj |
 |
| Radio |
 |
| Caja |
 |
| Candelabro |
 |
| Teléfono |
VULCANIZACION
introducción
Métodos de vulcanización
Existe una variedad de métodos para la vulcanización. El método económicamente más importante (vulcanización de neumáticos) utiliza alta presión y temperatura. Una temperatura de vulcanización típica de un neumático es de 10 minutos a 170°C. Este tipo de vulcanización utiliza el denominado moldeo por compresión. El artículo de goma es forzado a adoptar la forma del molde.
La vulcanización es un proceso químico
para la conversión del caucho o polímeros relacionados en materiales
más duraderos a través de la adición de azufre u otros equivalentes
"curativos". Estos aditivos modifican el polímero mediante la formación
de enlaces cruzados (puentes) entre las distintas cadenas de polímeros.
El material vulcanizado es menos pegajoso y tiene propiedades mecánicas
superiores. Una amplia gama de productos se fabrican con caucho
vulcanizado incluidos los neumáticos, suelas de zapatos, mangueras y
discos de hockey.
 |
| Neumático |
Se dice que fue
descubierto por Charles Goodyear en 1839 por accidente, al volcar un
recipiente de azufre y caucho encima de una estufa. Esta mezcla se
endureció y se volvió impermeable, a la que llamó vulcanización en honor
al dios Vulcano (Dios romano del fuego). Sin embargo, hay estudios que
demuestran que un proceso similar a la vulcanización, pero basado en el
uso de materiales orgánicos (savias y otros extractos de plantas) fue
utilizado por la Cultura Olmeca 3.500 años antes para hacer pelotas de
hule destinadas a un juego ritual
El caucho duro vulcanizado a veces se vende bajo las marcas ebonita o vulcanita, y se utiliza para fabricar artículos duros como bolas de boliche y piezas bucales de los saxofones.
El caucho duro vulcanizado a veces se vende bajo las marcas ebonita o vulcanita, y se utiliza para fabricar artículos duros como bolas de boliche y piezas bucales de los saxofones.
Vulcanización del caucho
El caucho natural sin curar es pegajoso, se deforma fácilmente cuando está caliente, y es frágil cuando está frío. En este estado, es un material pobre cuando un alto nivel de elasticidad es necesario. La razón de la deformación elástica de caucho vulcanizado puede ser encontrada en su estructura química.
El caucho está compuesto por largas cadenas poliméricas. Estas cadenas se pueden mover de forma independiente entre sí, lo que le permite, al material, cambiar de forma. El entrecruzamiento introducido por la vulcanización impide que las cadenas del polímero se muevan de forma independiente. Como resultado, cuando se aplica un esfuerzo el caucho vulcanizado se deforma, pero al cesar el esfuerzo, el artículo vuelve a su forma original.
El caucho natural sin curar es pegajoso, se deforma fácilmente cuando está caliente, y es frágil cuando está frío. En este estado, es un material pobre cuando un alto nivel de elasticidad es necesario. La razón de la deformación elástica de caucho vulcanizado puede ser encontrada en su estructura química.
El caucho está compuesto por largas cadenas poliméricas. Estas cadenas se pueden mover de forma independiente entre sí, lo que le permite, al material, cambiar de forma. El entrecruzamiento introducido por la vulcanización impide que las cadenas del polímero se muevan de forma independiente. Como resultado, cuando se aplica un esfuerzo el caucho vulcanizado se deforma, pero al cesar el esfuerzo, el artículo vuelve a su forma original.
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| Presentación esquemática de las dos cadenas (azul y roja) de caucho natural después de la vulcanización con azufre elemental. |
Proceso
La vulcanización es generalmente irreversible, al igual que otros procesos de los plásticos termoestables y en contraste con los termoplásticos (el proceso de fusión y solidificación) que caracterizan el comportamiento de la mayoría de los polímeros modernos. El entrecruzamiento se hace generalmente con azufre, pero otras tecnologías son conocidas, incluyendo sistemas basados en peróxido orgánico.
Los principales polímeros sometidos a vulcanización son poliisopreno (caucho natural) y caucho estireno-butadieno (SBR). La técnica y conjuntos de compuestos de curado (paquete de cura) se ajusta específicamente para el sustrato y la aplicación. Los sitios de reacción (sitios de cura), son los átomos de hidrógeno alílicos. Estos enlaces CH están al lado de enlaces doble carbono-carbono. Durante la vulcanización, algunos de estos enlaces CH son reemplazados por cadenas de átomos de azufre que enlazan con un sitio de cura de otra cadena de polímero. Estos puentes contienen entre uno y ocho átomos de azufre. El número de átomos de azufre en el entrecruzamiento influye fuertemente en las propiedades físicas del artículo de caucho terminado. Entrecruzamientos cortos dan a la goma mejor resistencia al calor. Enlaces cruzados con mayor número de átomos de azufre dan a la goma buenas propiedades dinámicas pero menor resistencia al calor. Las propiedades dinámicas son importantes para los movimientos de flexión del artículo de caucho, por ejemplo, el movimiento de una pared lateral de un neumático en funcionamiento. Sin buenas propiedades de flexión estos movimientos forman rápidamente grietas y, en última instancia, hacen que el artículo de goma se quiebre.
La vulcanización es generalmente irreversible, al igual que otros procesos de los plásticos termoestables y en contraste con los termoplásticos (el proceso de fusión y solidificación) que caracterizan el comportamiento de la mayoría de los polímeros modernos. El entrecruzamiento se hace generalmente con azufre, pero otras tecnologías son conocidas, incluyendo sistemas basados en peróxido orgánico.
Los principales polímeros sometidos a vulcanización son poliisopreno (caucho natural) y caucho estireno-butadieno (SBR). La técnica y conjuntos de compuestos de curado (paquete de cura) se ajusta específicamente para el sustrato y la aplicación. Los sitios de reacción (sitios de cura), son los átomos de hidrógeno alílicos. Estos enlaces CH están al lado de enlaces doble carbono-carbono. Durante la vulcanización, algunos de estos enlaces CH son reemplazados por cadenas de átomos de azufre que enlazan con un sitio de cura de otra cadena de polímero. Estos puentes contienen entre uno y ocho átomos de azufre. El número de átomos de azufre en el entrecruzamiento influye fuertemente en las propiedades físicas del artículo de caucho terminado. Entrecruzamientos cortos dan a la goma mejor resistencia al calor. Enlaces cruzados con mayor número de átomos de azufre dan a la goma buenas propiedades dinámicas pero menor resistencia al calor. Las propiedades dinámicas son importantes para los movimientos de flexión del artículo de caucho, por ejemplo, el movimiento de una pared lateral de un neumático en funcionamiento. Sin buenas propiedades de flexión estos movimientos forman rápidamente grietas y, en última instancia, hacen que el artículo de goma se quiebre.
Métodos de vulcanización
Existe una variedad de métodos para la vulcanización. El método económicamente más importante (vulcanización de neumáticos) utiliza alta presión y temperatura. Una temperatura de vulcanización típica de un neumático es de 10 minutos a 170°C. Este tipo de vulcanización utiliza el denominado moldeo por compresión. El artículo de goma es forzado a adoptar la forma del molde.
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| Vulcanizado de neumático |
Otros
métodos, por ejemplo, para hacer perfiles para puertas de automóviles,
usa la vulcanización por aire caliente o vulcanización por calentamiento
por microondas (ambos son procesos continuos).
Hay varios tipos de sistemas de curado de uso común en cauchos. Entre ellos:
- Los sistemas de azufre
- Peróxidos
- Óxidos metálicos
- Acetoxisilano
- Entrecruzamiento con aminas
- Compuestos difuncionales
Hay varios tipos de sistemas de curado de uso común en cauchos. Entre ellos:
- Los sistemas de azufre
- Peróxidos
- Óxidos metálicos
- Acetoxisilano
- Entrecruzamiento con aminas
- Compuestos difuncionales
Vulcanización con azufre
Por mucho, los métodos más comunes de vulcanización dependen del azufre. El azufre, por sí mismo, es un agente de vulcanización lento y no vulcaniza poliolefinas sintéticas. Incluso con caucho natural, grandes cantidades de azufre, así como altas temperaturas y largos períodos de calentamiento son necesarios y se obtiene una eficiencia de entrecruzamiento insatisfactorio con propiedades de resistencia y de envejecimiento insuficiente. Sólo con acelerantes de vulcanización se puede lograr la calidad adecuada. La multiplicidad de los efectos de vulcanización demandados, no se puede lograr con un compuesto universal. Son necesarios un gran número de aditivos diversos, que comprenden el "paquete de cura" o sistema de vulcanización. Se usa en una concentración de 1 a 3 ppr, los métodos para la vulcanización pueden ser:
- Azufre solo
- Azufre convencional y aceleradores
- Baja cantidad de azufre y aceleradores
- Sistema donador de azufre
El paquete de cura, en un compuesto de goma típico, consiste en azufre junto con una variedad de compuestos que modifican la cinética de reticulación y estabilizan el producto final. Estos aditivos incluyen aceleradores, activadores, como el óxido de zinc y el ácido esteárico (para solubilizar el óxido metálico) y antidegradantes. Los aceleradores y activadores son catalizadores. Un nivel adicional de control se consigue retrasando la vulcanización, con agentes inhibidores, hasta un tiempo óptimo y con la temperatura. Los antidegradantes se utilizan para impedir la degradación del producto vulcanizado por el calor, oxígeno y ozono.
Por mucho, los métodos más comunes de vulcanización dependen del azufre. El azufre, por sí mismo, es un agente de vulcanización lento y no vulcaniza poliolefinas sintéticas. Incluso con caucho natural, grandes cantidades de azufre, así como altas temperaturas y largos períodos de calentamiento son necesarios y se obtiene una eficiencia de entrecruzamiento insatisfactorio con propiedades de resistencia y de envejecimiento insuficiente. Sólo con acelerantes de vulcanización se puede lograr la calidad adecuada. La multiplicidad de los efectos de vulcanización demandados, no se puede lograr con un compuesto universal. Son necesarios un gran número de aditivos diversos, que comprenden el "paquete de cura" o sistema de vulcanización. Se usa en una concentración de 1 a 3 ppr, los métodos para la vulcanización pueden ser:
- Azufre solo
- Azufre convencional y aceleradores
- Baja cantidad de azufre y aceleradores
- Sistema donador de azufre
El paquete de cura, en un compuesto de goma típico, consiste en azufre junto con una variedad de compuestos que modifican la cinética de reticulación y estabilizan el producto final. Estos aditivos incluyen aceleradores, activadores, como el óxido de zinc y el ácido esteárico (para solubilizar el óxido metálico) y antidegradantes. Los aceleradores y activadores son catalizadores. Un nivel adicional de control se consigue retrasando la vulcanización, con agentes inhibidores, hasta un tiempo óptimo y con la temperatura. Los antidegradantes se utilizan para impedir la degradación del producto vulcanizado por el calor, oxígeno y ozono.
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| Vulcanización con azufre de poliisopreno |
Vulcanización con peróxidos
Los peróxidos orgánicos son utilizados en la vulcanización de varios polímeros. Presenta la ventaja de poder producir también entrecruzamientos en polímeros que no presentan dobles enlaces carbono-carbono por lo que son ampliamente utilizados en los cauchos de etileno-polipropileno (EPM). Para poder realizar un curado con azufre a los cauchos etileno-polipropileno se les adiciona un tercer monómero con insaturación (EPDM), un dieno como por ejemplo el norboneno.
Los polímeros se entrecruzan con peróxidos en aplicaciones donde se demanda el mejor comportamiento frente al envejecimiento a altas temperaturas con una baja deformación remanente por compresión. Los enlaces carbono-carbono que se forman son térmicamente más estables que los entrecruzamientos que contienen átomos de azufre, generados por vulcanización convencional en sistemas de vulcanización basados en azufre y donadores de azufre. Sin embargo, el entrecruzamiento con peróxido requiere que se preste especial atención a la selección de los ingredientes de la mezcla. Materiales como los plastificantes, los aceites, y materiales ácidos como las sílices y las arcillas floculadas restan valor a la eficacia del entrecruzamiento al competir con el polímero por los radicales libres producidos por los peróxidos. Los antioxidantes, como tales, son finalizadores del radical libre e impiden que el peróxido se entrecruce.
Entre los peróxidos utilizados se encuentran el peróxido di(2,4-diclorobenzoilo), peróxido de benzoilo, t-butil perbenzoato, peróxido de dicumilo, etc.
Los peróxidos orgánicos son utilizados en la vulcanización de varios polímeros. Presenta la ventaja de poder producir también entrecruzamientos en polímeros que no presentan dobles enlaces carbono-carbono por lo que son ampliamente utilizados en los cauchos de etileno-polipropileno (EPM). Para poder realizar un curado con azufre a los cauchos etileno-polipropileno se les adiciona un tercer monómero con insaturación (EPDM), un dieno como por ejemplo el norboneno.
Los polímeros se entrecruzan con peróxidos en aplicaciones donde se demanda el mejor comportamiento frente al envejecimiento a altas temperaturas con una baja deformación remanente por compresión. Los enlaces carbono-carbono que se forman son térmicamente más estables que los entrecruzamientos que contienen átomos de azufre, generados por vulcanización convencional en sistemas de vulcanización basados en azufre y donadores de azufre. Sin embargo, el entrecruzamiento con peróxido requiere que se preste especial atención a la selección de los ingredientes de la mezcla. Materiales como los plastificantes, los aceites, y materiales ácidos como las sílices y las arcillas floculadas restan valor a la eficacia del entrecruzamiento al competir con el polímero por los radicales libres producidos por los peróxidos. Los antioxidantes, como tales, son finalizadores del radical libre e impiden que el peróxido se entrecruce.
Entre los peróxidos utilizados se encuentran el peróxido di(2,4-diclorobenzoilo), peróxido de benzoilo, t-butil perbenzoato, peróxido de dicumilo, etc.
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| Reacción básica de entrecruzamiento con peróxido |
No
es recomendable el uso de peróxidos en presencia de oxígeno, como en el
caso de la vulcanización continua en aire caliente, la razón es que el
radical de transferencia de la cadena del caucho se oxida, formándose
hidroperóxidos responsables del inicio de la degradación.
Vulcanización de policloropreno
La vulcanización de neopreno o policloropreno (caucho CR) se lleva a cabo usando óxidos metálicos (en particular MgO y ZnO, a veces PbO) en lugar de compuestos de azufre que se utilizan actualmente con muchos cauchos naturales y sintéticos. Además, debido a varios factores de procesamiento (principalmente quemaduras, siendo ésta la reticulación prematura de cauchos, debido a la influencia del calor), la elección del acelerador se rige por normas distintas a otros cauchos dieno. Los aceleradores utilizados para el cloropreno pueden acarrear ciertos problemas. El más importante acelerador para el curado del caucho CR (tiourea de etileno o ETU), que, a pesar de ser un excelente acelerador para policloropreno, ha sido clasificado como tóxico para la reproducción. La industria del caucho Europea ha iniciado un proyecto de investigación (SafeRubber) para desarrollar una alternativa más segura para el uso del ETU.
La vulcanización de neopreno o policloropreno (caucho CR) se lleva a cabo usando óxidos metálicos (en particular MgO y ZnO, a veces PbO) en lugar de compuestos de azufre que se utilizan actualmente con muchos cauchos naturales y sintéticos. Además, debido a varios factores de procesamiento (principalmente quemaduras, siendo ésta la reticulación prematura de cauchos, debido a la influencia del calor), la elección del acelerador se rige por normas distintas a otros cauchos dieno. Los aceleradores utilizados para el cloropreno pueden acarrear ciertos problemas. El más importante acelerador para el curado del caucho CR (tiourea de etileno o ETU), que, a pesar de ser un excelente acelerador para policloropreno, ha sido clasificado como tóxico para la reproducción. La industria del caucho Europea ha iniciado un proyecto de investigación (SafeRubber) para desarrollar una alternativa más segura para el uso del ETU.
Vulcanización de siliconas
Las siliconas de vulcanización a temperatura ambiente (RTV: Room Temperature Vulcanizing) están constituidos de aceite reactivo del polímero base junto con cargas minerales para fortalecimiento. Hay dos tipos de silicona de vulcanización a temperatura ambiente:
RTV-1 (sistemas de un componente)
Las RTV-1 se endurecen debido a la acción de la humedad atmosférica, un catalizador y acetoxisilano. El acetoxisilano, cuando es expuesto a condiciones de humedad se forma ácido acético. El proceso de curación comienza en la superficie externa y avanza hacia su núcleo. El producto está envasado en cartuchos herméticos y puede estar en forma líquida o en pasta. Las siliconas RTV-1 tienen una buena adherencia, elasticidad y durabilidad. La dureza Shore A puede variar entre 18 y 60. El alargamiento a la rotura puede variar desde 150% hasta 700%. Tienen una excelente resistencia al envejecimiento debido a la mayor resistencia a la radiación UV y a la intemperie. Los productos RTV-1 industrial se conocen como CAF.
RTV-2 (sistemas de dos componentes)
Los elastómeros RTV-2 son productos de dos componentes que, cuando se mezcla, cura a temperatura ambiente para dar un elastómero sólido, un gel o una espuma flexible. Las RTV-2 se mantienen flexibles de -80°C a +250°C. Se descomponen a temperaturas superiores a 350°C dejando un depósito de sílice inerte que no es inflamable y ni combustible. Pueden ser utilizados para el aislamiento eléctrico debido a sus propiedades dieléctricas. Las propiedades mecánicas son satisfactorias. Las RTV-2 se utilizan para hacer moldes flexibles, así como muchas piezas técnicas para aplicaciones industriales y sanitarias.
Las siliconas de vulcanización a temperatura ambiente (RTV: Room Temperature Vulcanizing) están constituidos de aceite reactivo del polímero base junto con cargas minerales para fortalecimiento. Hay dos tipos de silicona de vulcanización a temperatura ambiente:
RTV-1 (sistemas de un componente)
Las RTV-1 se endurecen debido a la acción de la humedad atmosférica, un catalizador y acetoxisilano. El acetoxisilano, cuando es expuesto a condiciones de humedad se forma ácido acético. El proceso de curación comienza en la superficie externa y avanza hacia su núcleo. El producto está envasado en cartuchos herméticos y puede estar en forma líquida o en pasta. Las siliconas RTV-1 tienen una buena adherencia, elasticidad y durabilidad. La dureza Shore A puede variar entre 18 y 60. El alargamiento a la rotura puede variar desde 150% hasta 700%. Tienen una excelente resistencia al envejecimiento debido a la mayor resistencia a la radiación UV y a la intemperie. Los productos RTV-1 industrial se conocen como CAF.
RTV-2 (sistemas de dos componentes)
Los elastómeros RTV-2 son productos de dos componentes que, cuando se mezcla, cura a temperatura ambiente para dar un elastómero sólido, un gel o una espuma flexible. Las RTV-2 se mantienen flexibles de -80°C a +250°C. Se descomponen a temperaturas superiores a 350°C dejando un depósito de sílice inerte que no es inflamable y ni combustible. Pueden ser utilizados para el aislamiento eléctrico debido a sus propiedades dieléctricas. Las propiedades mecánicas son satisfactorias. Las RTV-2 se utilizan para hacer moldes flexibles, así como muchas piezas técnicas para aplicaciones industriales y sanitarias.
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| Recubrimiento de circuito eléctrico con silicona |
Entrecruzamiento con aminas
Los cauchos fluoroelastómeros (FKM) y los poliacrilatos (ACM) no son vulcanizados con azufre, debido a que contienen una pequeña cantidad de monómero reactivo que reacciona con las aminas. El azufre puede ser añadido solamente como un retardador de la vulcanización.
Los cauchos fluoroelastómeros (FKM) y los poliacrilatos (ACM) no son vulcanizados con azufre, debido a que contienen una pequeña cantidad de monómero reactivo que reacciona con las aminas. El azufre puede ser añadido solamente como un retardador de la vulcanización.
Compuestos difuncionales
Ciertos componentes bifuncionales son usados para llevar a cabo el entrecruzamiento formando puentes entre las cadenas del caucho. Los componentes de este tipo son: p-quinona dioxima, la cual es oxidada a p-dinitrisobenzeno para formar el puente con los dobles enlaces del caucho, se usa en el caucho butilo; la resina epoxi para el caucho nitrilo y la resina fenólica también se puede aplicar para el caucho butilo y EPDM.
Ciertos componentes bifuncionales son usados para llevar a cabo el entrecruzamiento formando puentes entre las cadenas del caucho. Los componentes de este tipo son: p-quinona dioxima, la cual es oxidada a p-dinitrisobenzeno para formar el puente con los dobles enlaces del caucho, se usa en el caucho butilo; la resina epoxi para el caucho nitrilo y la resina fenólica también se puede aplicar para el caucho butilo y EPDM.
Historia de la vulcanización del caucho
A pesar de que la vulcanización es un invento del siglo 19, la historia del caucho curado por otros medios se remonta a la prehistoria de los tiempos. El nombre "olmeca" significa gente de caucho en el lenguaje Azteca. Los antiguos mesoamericanos, que van desde los olmecas a los aztecas, extraían el látex de la castilla elastica, un tipo de árbol de caucho de la zona. El jugo de la Ipomoea alba, se mezclaba con este látex para crear procesados de caucho desde el 1600 antes de Cristo.
A pesar de que la vulcanización es un invento del siglo 19, la historia del caucho curado por otros medios se remonta a la prehistoria de los tiempos. El nombre "olmeca" significa gente de caucho en el lenguaje Azteca. Los antiguos mesoamericanos, que van desde los olmecas a los aztecas, extraían el látex de la castilla elastica, un tipo de árbol de caucho de la zona. El jugo de la Ipomoea alba, se mezclaba con este látex para crear procesados de caucho desde el 1600 antes de Cristo.
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| Tlachtli, el juego de pelota prehispánico se realizaba con una pelota de hule |
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| Pelota de hule de la cultura olmeca |
En
los desarrollos modernos, Thomas Hancock (1786-1865), un científico e
ingeniero, inventó la vulcanización del caucho cuando se calentó una
mezcla de caucho y azufre. Él patentó el proceso en el Reino Unido el 21
de noviembre de 1843, ocho semanas antes de que Goodyear solicitara su
propia patente en Reino Unido. Charles Goodyear (1800-1860) patentó su
proceso el 15 de junio de 1844, pero afirmó que había descubierto la
vulcanización antes, en 1839. Él escribió la historia del descubrimiento
en 1853 en su libro autobiográfico Goma Elástica.
El descubrimiento de la reacción de goma-azufre revolucionó el uso y aplicaciones de la goma, y cambió la faz de la industrial mundial.
Anteriormente, la única manera de sellar un pequeño espacio entre piezas móviles de las máquinas era utilizar cuero empapado en aceite. Esto era aceptable a presiones moderadas, pero por encima de un cierto punto, los diseñadores de máquinas tenían que lidiar con la fricción generada por el ensamble de piel rígido y mayores fugas de vapor.
El caucho vulcanizado ofreció la solución ideal. Estos podían ser conformados en forma precisa y dimensiones. Este acepta de moderadas a grandes deformaciones bajo carga y se recupera rápidamente a sus dimensiones originales una vez que se quita la carga. Esto, en combinación con una buena durabilidad y la falta de adherencia, son fundamentales para un material de sellado eficaz. Otros experimentos en el tratamiento y la composición de la goma por Hancock y sus colegas llevaron a un proceso más consistente.
En 1905 George Oenslager descubrió que un derivado de la anilina llamado tiocarbanilida aceleró la acción del azufre sobre la goma, lo que lleva a tiempos de curado más cortos y a la reducción del consumo energético. Este avance es casi tan importante para el desarrollo de la industria del caucho como la curación con azufre de Goodyear. Los aceleradores de hecho hacen el proceso de curado más rápido, mejorado la fiabilidad del proceso de vulcanización y permite ser aplicado a los polímeros sintéticos. Un año después de su descubrimiento, Oenslager había encontrado cientos de aplicaciones para el aditivo.
Por lo tanto, la ciencia de los aceleradores y retardadores había nacido. Un acelerador acelera la reacción de curado, mientras que un retardador la retrasa. En el siglo siguiente, los químicos han desarrollado otros aceleradores y ultra-aceleradores, y se utilizan para fabricar productos de caucho más modernos.
El descubrimiento de la reacción de goma-azufre revolucionó el uso y aplicaciones de la goma, y cambió la faz de la industrial mundial.
Anteriormente, la única manera de sellar un pequeño espacio entre piezas móviles de las máquinas era utilizar cuero empapado en aceite. Esto era aceptable a presiones moderadas, pero por encima de un cierto punto, los diseñadores de máquinas tenían que lidiar con la fricción generada por el ensamble de piel rígido y mayores fugas de vapor.
El caucho vulcanizado ofreció la solución ideal. Estos podían ser conformados en forma precisa y dimensiones. Este acepta de moderadas a grandes deformaciones bajo carga y se recupera rápidamente a sus dimensiones originales una vez que se quita la carga. Esto, en combinación con una buena durabilidad y la falta de adherencia, son fundamentales para un material de sellado eficaz. Otros experimentos en el tratamiento y la composición de la goma por Hancock y sus colegas llevaron a un proceso más consistente.
En 1905 George Oenslager descubrió que un derivado de la anilina llamado tiocarbanilida aceleró la acción del azufre sobre la goma, lo que lleva a tiempos de curado más cortos y a la reducción del consumo energético. Este avance es casi tan importante para el desarrollo de la industria del caucho como la curación con azufre de Goodyear. Los aceleradores de hecho hacen el proceso de curado más rápido, mejorado la fiabilidad del proceso de vulcanización y permite ser aplicado a los polímeros sintéticos. Un año después de su descubrimiento, Oenslager había encontrado cientos de aplicaciones para el aditivo.
Por lo tanto, la ciencia de los aceleradores y retardadores había nacido. Un acelerador acelera la reacción de curado, mientras que un retardador la retrasa. En el siglo siguiente, los químicos han desarrollado otros aceleradores y ultra-aceleradores, y se utilizan para fabricar productos de caucho más modernos.
Reciclaje y desvulcanización
El mercado del caucho es enorme, sólo en América del Norte se usan alrededor de 4,5 millones de toneladas cada año. La industria del automóvil consume aproximadamente el 79% del caucho virgen y el 57% del caucho sintético. Hasta la fecha, el caucho reciclado no se ha utilizado como un reemplazo de caucho nuevo en cantidades significativas, en gran parte debido a que las propiedades deseadas no han sido alcanzadas. Los neumáticos usados son los más visibles de los residuos hechos de caucho, se estima que América del Norte por sí sola genera unos 300 millones de llantas de desecho al año, que se añaden a las ya existentes. Se estima que menos del 10% de los residuos de caucho se vuelven a utilizar en cualquier tipo de producto nuevo. Los Estados Unidos, la Unión Europea, Europa del Este, América Latina, Japón y el Oriente Medio en conjunto producen cerca de mil millones de neumáticos al año, con una acumulación aproximada de tres millones de dólares en Europa y seis millones de dólares en América del Norte.
El proceso de reciclado de caucho comienza con la trituración. Después de que el acero y el refuerzo de fibras se extraen, y de una molienda secundaria, el polvo de caucho resultante está listo para la remanufactura de productos. Hasta ahora, este material inerte sólo podía ser utilizado en aplicaciones que no requieren vulcanización. En el proceso de reciclaje de caucho, la desvulcanización comienza con la desvinculación de las moléculas de azufre de las moléculas de caucho, lo que facilita la formación de nuevos enlaces cruzados. Se han desarrollado dos procesos de reciclaje de caucho: el proceso de aceite modificado y el proceso de agua-aceite. Con cada uno de estos procesos, el aceite y un agente de recuperación se añaden al polvo de caucho regenerado, que se somete a altas temperaturas y presión durante un largo período de tiempo (5-12 horas) en un equipo especial y también requiere un extenso post-procesamiento mecánico. El caucho regenerado de estos procesos tiene alteradas sus propiedades y no es apto para su uso en muchos productos, incluidos los neumáticos. Por lo general, estos diversos procesos de desvulcanización no han podido dar lugar a una desvulcanización importante, no han logrado conseguir una calidad consistente, o han sido prohibitivamente caros.
El mercado del caucho es enorme, sólo en América del Norte se usan alrededor de 4,5 millones de toneladas cada año. La industria del automóvil consume aproximadamente el 79% del caucho virgen y el 57% del caucho sintético. Hasta la fecha, el caucho reciclado no se ha utilizado como un reemplazo de caucho nuevo en cantidades significativas, en gran parte debido a que las propiedades deseadas no han sido alcanzadas. Los neumáticos usados son los más visibles de los residuos hechos de caucho, se estima que América del Norte por sí sola genera unos 300 millones de llantas de desecho al año, que se añaden a las ya existentes. Se estima que menos del 10% de los residuos de caucho se vuelven a utilizar en cualquier tipo de producto nuevo. Los Estados Unidos, la Unión Europea, Europa del Este, América Latina, Japón y el Oriente Medio en conjunto producen cerca de mil millones de neumáticos al año, con una acumulación aproximada de tres millones de dólares en Europa y seis millones de dólares en América del Norte.
El proceso de reciclado de caucho comienza con la trituración. Después de que el acero y el refuerzo de fibras se extraen, y de una molienda secundaria, el polvo de caucho resultante está listo para la remanufactura de productos. Hasta ahora, este material inerte sólo podía ser utilizado en aplicaciones que no requieren vulcanización. En el proceso de reciclaje de caucho, la desvulcanización comienza con la desvinculación de las moléculas de azufre de las moléculas de caucho, lo que facilita la formación de nuevos enlaces cruzados. Se han desarrollado dos procesos de reciclaje de caucho: el proceso de aceite modificado y el proceso de agua-aceite. Con cada uno de estos procesos, el aceite y un agente de recuperación se añaden al polvo de caucho regenerado, que se somete a altas temperaturas y presión durante un largo período de tiempo (5-12 horas) en un equipo especial y también requiere un extenso post-procesamiento mecánico. El caucho regenerado de estos procesos tiene alteradas sus propiedades y no es apto para su uso en muchos productos, incluidos los neumáticos. Por lo general, estos diversos procesos de desvulcanización no han podido dar lugar a una desvulcanización importante, no han logrado conseguir una calidad consistente, o han sido prohibitivamente caros.
asa
Introducción
Síntesis y estructura química
El ASA se produce mediante la introducción de un elastómero de éster acrílico injertado en la reacción de copolimerización entre estireno y acrilonitrilo. Los elastómeros acrílicos utilizados pueden ser poli(n-butil acrilato), poli(etil acrilato) y/o poli(2-etil hexilacrilato).
El ASA es un terpolímero amorfo termoplástico constituido por
acrilonitrilo, estireno y acrilato. El ASA es un plástico denominado de
ingeniería, con una excepcional resistencia a la intemperie. A
diferencia de muchos materiales plásticos, el ASA mantiene su color y
resistencia al impacto, incluso después de largo tiempo de uso al aire
libre a largo plazo. El ASA es a menudo utilizado para techos de
viviendas, cubiertas de equipo de transporte, maquinaria al aire libre y
los equipos eléctricos cuando se requiere de color persistente y
resistencia al impacto.
El acrilato-estireno-acrilonitrilo (ASA) fue introducido por primera vez por BASF alrededor de 1970 como con el nombre comercial de Luran S. La intención era crear un material similar al ABS, pero con mejor resistencia a la intemperie. Debido a este atributo del ASA, se lo ha utilizado mucho en la industria automotriz, así como para varias aplicaciones al aire libre. Las principales marcas comerciales son Luran S y Geloy
El acrilato-estireno-acrilonitrilo (ASA) fue introducido por primera vez por BASF alrededor de 1970 como con el nombre comercial de Luran S. La intención era crear un material similar al ABS, pero con mejor resistencia a la intemperie. Debido a este atributo del ASA, se lo ha utilizado mucho en la industria automotriz, así como para varias aplicaciones al aire libre. Las principales marcas comerciales son Luran S y Geloy
Síntesis y estructura química
El ASA se produce mediante la introducción de un elastómero de éster acrílico injertado en la reacción de copolimerización entre estireno y acrilonitrilo. Los elastómeros acrílicos utilizados pueden ser poli(n-butil acrilato), poli(etil acrilato) y/o poli(2-etil hexilacrilato).
 |
| Ejemplo de la estructura química del ASA |
Para producir los injertos de SAN (copolímero de estireno-acrilonitrilo)
en la cadena de polibutil acrilato son necesarios compuestos
etilénicamente insaturados (denominados agentes de reticulación)
copolimerizados con el elastómero de acrilato, como por ejemplo el
1,3-butileno diacrilato. En la reacción de copolimerización entre el
estireno y el acrilonitrilo también se puede realizar en presencia de un
agente de reticulación (por ejemplo, el divinilbenceno).
Una formulación típica de copolímero de acrilonitrilo-estireno-acrilato es de 5 a 35% en peso de un reticulado de estireno-acrilonitrilo y de 15 a 85% en peso de un de estireno-acrilonitrilo lineal o no reticulado. La composición está hecha por una secuencia de tres etapas que comprende la polimerización en emulsión de un acrilato de alquilo que contienen al menos un monómero de reticulación, polimerización en emulsión de una mezcla de monómeros de estireno y acrilonitrilo y al menos un monómero de reticulación en presencia del elastómero de acrilato (copolimerizado con el agente de reticulación) formado en el paso anterior (o una secuencia inversa de las dos anteriores procedimientos de polimerización en emulsión) y, por último, polimerización en emulsión o suspensión de estireno y acrilonitrilo en presencia de los productos previamente formados.
Una formulación típica de copolímero de acrilonitrilo-estireno-acrilato es de 5 a 35% en peso de un reticulado de estireno-acrilonitrilo y de 15 a 85% en peso de un de estireno-acrilonitrilo lineal o no reticulado. La composición está hecha por una secuencia de tres etapas que comprende la polimerización en emulsión de un acrilato de alquilo que contienen al menos un monómero de reticulación, polimerización en emulsión de una mezcla de monómeros de estireno y acrilonitrilo y al menos un monómero de reticulación en presencia del elastómero de acrilato (copolimerizado con el agente de reticulación) formado en el paso anterior (o una secuencia inversa de las dos anteriores procedimientos de polimerización en emulsión) y, por último, polimerización en emulsión o suspensión de estireno y acrilonitrilo en presencia de los productos previamente formados.
Propiedades y características
El terpolímero estireno-acrilonitrilo-acrilato es un material que tiene gran dureza y rigidez, buena resistencia química y estabilidad térmica, excelentes resistencias a la intemperie, el envejecimiento y el amarillamiento y de alto brillo.
La diferencia, a nivel químico, entre el ABS y el ASA radica en el elastómero utilizado. En el ASA se utiliza un elastómero acrílico a diferencia del butadieno en el ABS.
Se puede incorporar en aleaciones, combinaciones y mezclas para beneficiarse de las propiedades de las resinas componentes, por ejemplo, el ASA mezclado con resinas de cloruro de polivinilo (PVC) para paredes extruidas, o con resinas de policarbonato (PC) para aplicaciones termo-resistentes. La buena compatibilidad con el ABS permite incluir una cantidad de hasta 25% de ASA en el procesamiento del ABS.
Desventajas
- El ASA funde con otros termoplásticos tales como poliolefinas, poliestirenos y poliamidas dando lugar a las molduras de poca fuerza
- Es atacado por ácidos concentrados, hidrocarburos aromáticos y clorados, ésteres, éteres y cetonas
- Generación de humo tóxico cuando se quema
El terpolímero estireno-acrilonitrilo-acrilato es un material que tiene gran dureza y rigidez, buena resistencia química y estabilidad térmica, excelentes resistencias a la intemperie, el envejecimiento y el amarillamiento y de alto brillo.
La diferencia, a nivel químico, entre el ABS y el ASA radica en el elastómero utilizado. En el ASA se utiliza un elastómero acrílico a diferencia del butadieno en el ABS.
Se puede incorporar en aleaciones, combinaciones y mezclas para beneficiarse de las propiedades de las resinas componentes, por ejemplo, el ASA mezclado con resinas de cloruro de polivinilo (PVC) para paredes extruidas, o con resinas de policarbonato (PC) para aplicaciones termo-resistentes. La buena compatibilidad con el ABS permite incluir una cantidad de hasta 25% de ASA en el procesamiento del ABS.
Desventajas
- El ASA funde con otros termoplásticos tales como poliolefinas, poliestirenos y poliamidas dando lugar a las molduras de poca fuerza
- Es atacado por ácidos concentrados, hidrocarburos aromáticos y clorados, ésteres, éteres y cetonas
- Generación de humo tóxico cuando se quema
Tabla de propiedades típicas del ASA
Propiedad
|
Valor
|
Densidad (g/cm3)
|
1.07
|
Dureza de la superficie
|
RR105
|
Resistencia a la tracción (MPa)
|
35
|
Módulo de flexión (GPa)
|
2.5
|
Impacto Izod (kJ/m)
|
0.1
|
Expansión lineal (/°C x 10-5)
|
10
|
Alargamiento de rotura (%)
|
10
|
Tensión en Rendimiento (%)
|
3.3
|
Max. Temp. de funcionamiento.(°C)
|
60
|
Absorción de agua (%)
|
0.5
|
Índice de oxígeno (%)
|
19
|
Inflamabilidad UL94
|
HB
|
Resistividad de volumen (log ohm.cm)
|
14
|
Rigidez dieléctrica (MV / m)
|
22
|
Factor de Disipación 1kHz
|
0.025
|
Constante dieléctrica 1kHz
|
3.2
|
HDT@0.45 MPa (°C)
|
97
|
HDT@1.80 MPa (°C)
|
85
|
secado (horas a °C)
|
3 a 85
|
Fusión Temp. Rango (° C)
|
210-240
|
La contracción (%)
|
0.5
|
Rango Temp. Molde (°C)
|
50-85
|
Los valores pueden variar dependiendo de la cantidad de monómeros en el terpolímero
El ASA admite ser procesado por inyección y extrusión. Si bien presenta
una baja absorción de agua es recomendable el presecado antes de
procesarlo. Al ser un polímero amorfo, tiene una baja tasa de
contracción. La post-contracción es insignificante en la mayoría de las
aplicaciones, lo que representa aproximadamente 1/10 de la contracción
total.
El ASA es muy adecuado para la extrusión de láminas, perfiles macizos y huecos y tuberías. Las láminas de ASA pueden ser termoformadas para dar molduras con una buena distribución espesor de la pared.
Grados especiales de ASA admiten el moldeo por soplado.
El ASA es muy adecuado para la extrusión de láminas, perfiles macizos y huecos y tuberías. Las láminas de ASA pueden ser termoformadas para dar molduras con una buena distribución espesor de la pared.
Grados especiales de ASA admiten el moldeo por soplado.
Los materiales moldeados en ASA permiten un post-procesamiento:
- Mecanizado (torneado, fresado, taladrado, corte con sierra)
- Soldado (de placa caliente, por rotación y en algunos casos por ultrasonido)
- Pegado (el ASA es soluble en metil etilcetona, dicloroetileno y ciclohexanona)
- Tratamiento de superficies (impresión, pintado sin tratamiento previo especial)
Aplicaciones
- Partes de vivienda (marcos de ventanas y techos)
- Componentes aeroespaciales
- Partes de automóviles (parilla del radiador)
- Juguetes
- Piezas estructurales al aire libre (perfiles, tubos)
- Instalaciones eléctricas (gabinetes, cajas)
- Mecanizado (torneado, fresado, taladrado, corte con sierra)
- Soldado (de placa caliente, por rotación y en algunos casos por ultrasonido)
- Pegado (el ASA es soluble en metil etilcetona, dicloroetileno y ciclohexanona)
- Tratamiento de superficies (impresión, pintado sin tratamiento previo especial)
Aplicaciones
- Partes de vivienda (marcos de ventanas y techos)
- Componentes aeroespaciales
- Partes de automóviles (parilla del radiador)
- Juguetes
- Piezas estructurales al aire libre (perfiles, tubos)
- Instalaciones eléctricas (gabinetes, cajas)
A continuación, algunos ejemplos de los usos del ASA y de mezclas con otros poímeros:
 |
| Tejas de ASA/PVC |
 |
| Marco de ventana de ASA |
 |
| Soporte y caja de cámara de seguridad de ASA/PC |
 |
| Parrilla del radiador del automóvil VW Golf R32 |
 |
Mango de cepillo de diente eléctrico (Oral-B Braun - CrossAction)
|
 |
| Juguetes (Märklin, el mayor fabricante mundial de trenes a escala) |
 |
| Cortadora de césped automática con carcaza de ASA |
 |
| Caja para tablero eléctrico |
Alcohol de polivinilo
Introducción
El alcohol de polivinilo (PVOH, PVA, o PVal), también llamado polietenol o poli (alcohol vinílico), es un polímero sintético soluble en agua, de fórmula química general (C2H4O)n. No debe confundirse con acetato de polivinilo, un popular pegamento de madera.
El alcohol de polivinilo (PVOH, PVA, o PVal), también llamado polietenol o poli (alcohol vinílico), es un polímero sintético soluble en agua, de fórmula química general (C2H4O)n. No debe confundirse con acetato de polivinilo, un popular pegamento de madera.
Estructura química y síntesis
La estructura química abreviada del alcohol de polivinilo es la siguiente:
A diferencia de muchos polímeros vinílicos, el PVOH no es preparado por
la polimerización del correspondiente monómero. Dado que el alcohol
vinílico es inestable con respecto a la isomerización a acetaldehído su
polímero debe prepararse por métodos indirectos. El monómero, alcohol
vinílico, existe casi exclusivamente en la forma tautoméricas, el
acetaldehído. El PVOH se prepara por alcohólisis (se emplean también los
términos menos exactos hidrólisis y saponificación) parcial o total de acetato de polivinilo para eliminar los grupos acetato.
Para efectuar la
alcohólisis puede utilizarse etanol o metanol, con un ácido o una base
como catalizador. La hidrólisis alcalina es mucho más rápida. La
hidrólisis ácida es más probable que produzca algunos enlaces en la
cadena por medio de un mecanismo que implica la pérdida de una molécula
de agua de dos grupos hidroxilos adyacentes. Se trata de una reacción no
deseable. La alcohólisis se lleva a cabo usualmente disolviendo el poli
(acetato de vinilo) en el alcohol, añadiendo el catalizador y
calentando. El poli(alcohol de vinilo) precipita de la disolución.
Se puede controlar esta reacción de modo que queden grupos acetato en el polímero. Lo que se obtiene entonces, es un copolímero de poli (alcohol vinílico) y de poli (vinil acetato) llamado poli (alcohol vinílico-co-vinil acetato). Es un copolímero al azar, parecido al poli (alcohol vinílico) excepto que cada tanto tiene unidades repetitivas de vinil acetato.
Se puede controlar esta reacción de modo que queden grupos acetato en el polímero. Lo que se obtiene entonces, es un copolímero de poli (alcohol vinílico) y de poli (vinil acetato) llamado poli (alcohol vinílico-co-vinil acetato). Es un copolímero al azar, parecido al poli (alcohol vinílico) excepto que cada tanto tiene unidades repetitivas de vinil acetato.
Esto confiere al polímero zonas hidrofílicas (grupos alcohol) y zonas
hidrofóbicas (grupos acetato). Propiedad útil para elaboración de
pinturas acrílicas de base acuosa. Esto permite que el poli metil
metacrilato (PMMA)
forme una suspensión puesto que no es soluble en agua formando un
látex, de aquí la denominación de pinturas al látex. El polímero se
enrolla, quedando los grupos alcohol hacia afuera (en contacto con el
agua) y los grupos acetato hacia dentro (cubriendo la moléculas de
PMMA).
Propiedades
El alcohol polivinílico tiene excelentes propiedades para formar películas, como emulsionante y como adhesivo. También es resistente al aceite, grasas y disolventes. Es inodoro y no tóxico. Tiene alta resistencia y flexibilidad, así como alta propiedades de barrera para el oxígeno y los aroma. Sin embargo, estas propiedades dependen de la humedad, es decir, con mayor humedad más agua es absorbida. El agua, que actúa como un plastificante, a su vez reducirá su resistencia a la tracción, pero aumentan su elongación y resistencia al desgarro. El PVOH es totalmente degradable y se disuelve rápidamente. El PVOH tiene un punto de fusión de 230°C y 180-190ºC para los grados totalmente hidrolizado y parcialmente hidrolizado respectivamente. Se descompone rápidamente por encima de 200°C. El poli (alcohol de vinilo) no funde como un termoplástico, sino que se descompone por pérdida de agua de dos grupos hidroxilos adyacentes a temperaturas superiores a 150°C. Los enlaces dobles permanecen en la cadena y, a medida que se forman más en posiciones conjugadas, tiene lugar una coloración importante.
Aunque el poli (alcohol de vinilo) es amorfo cuando no está estirado, puede estirarse dando una fibra cristalina por ser los grupos hidroxilo lo bastante pequeños para encajar en un retículo cristalino a pesar de la estructura de cadena atáctica.
El poli (alcohol de vinilo) es soluble en agua. Se disuelve lentamente en agua fría, pero lo hace más rápidamente a temperaturas elevadas, y puede normalmente disolverse a más de 90°C. Las disoluciones acuosas no son particularmente estables, especialmente si hay presentes trazas de ácido o base. Las disoluciones pueden sufrir una compleja serie de reacciones de gelación reversibles e irreversibles. Por ejemplo, puede producirse entre-cruzamiento en los enlaces éter, lo que resulta en un aumento de viscosidad por la formación de productos insolubles.
EI poli (alcohol de vinilo) puede reacetilarse por calentamiento con un exceso de anhídrido acético en presencia de piridina. El poli (acetato de vinilo) resultante puede o no tener la misma estructura que el polímero madre a partir del cual se obtuvo el alcohol, debido a la naturaleza de la estructura de cadena ramificada del polímero.
El coeficiente de Poisson se ha medido a entre 0,42 y 0,48.
El alcohol polivinílico tiene excelentes propiedades para formar películas, como emulsionante y como adhesivo. También es resistente al aceite, grasas y disolventes. Es inodoro y no tóxico. Tiene alta resistencia y flexibilidad, así como alta propiedades de barrera para el oxígeno y los aroma. Sin embargo, estas propiedades dependen de la humedad, es decir, con mayor humedad más agua es absorbida. El agua, que actúa como un plastificante, a su vez reducirá su resistencia a la tracción, pero aumentan su elongación y resistencia al desgarro. El PVOH es totalmente degradable y se disuelve rápidamente. El PVOH tiene un punto de fusión de 230°C y 180-190ºC para los grados totalmente hidrolizado y parcialmente hidrolizado respectivamente. Se descompone rápidamente por encima de 200°C. El poli (alcohol de vinilo) no funde como un termoplástico, sino que se descompone por pérdida de agua de dos grupos hidroxilos adyacentes a temperaturas superiores a 150°C. Los enlaces dobles permanecen en la cadena y, a medida que se forman más en posiciones conjugadas, tiene lugar una coloración importante.
Aunque el poli (alcohol de vinilo) es amorfo cuando no está estirado, puede estirarse dando una fibra cristalina por ser los grupos hidroxilo lo bastante pequeños para encajar en un retículo cristalino a pesar de la estructura de cadena atáctica.
El poli (alcohol de vinilo) es soluble en agua. Se disuelve lentamente en agua fría, pero lo hace más rápidamente a temperaturas elevadas, y puede normalmente disolverse a más de 90°C. Las disoluciones acuosas no son particularmente estables, especialmente si hay presentes trazas de ácido o base. Las disoluciones pueden sufrir una compleja serie de reacciones de gelación reversibles e irreversibles. Por ejemplo, puede producirse entre-cruzamiento en los enlaces éter, lo que resulta en un aumento de viscosidad por la formación de productos insolubles.
EI poli (alcohol de vinilo) puede reacetilarse por calentamiento con un exceso de anhídrido acético en presencia de piridina. El poli (acetato de vinilo) resultante puede o no tener la misma estructura que el polímero madre a partir del cual se obtuvo el alcohol, debido a la naturaleza de la estructura de cadena ramificada del polímero.
El coeficiente de Poisson se ha medido a entre 0,42 y 0,48.
Usos
El alcohol polivinílico es la materia prima para hacer otros polímeros como:
- Nitrato de polivinilo (PVN): Se trata de un éster del ácido nítrico y el alcohol de polivinilo. El nitrato de vinilo se puede utilizar en algunos propulsores y explosivos moldeables.
- Polivinil acetales: los poli(acetales de vinilo) se preparan por reacción de aldehídos con el alcohol de polivinilo. El polivinil butiral (PVB) y polivinil formal (PVF) son ejemplos de esta familia de polímeros. Se preparan a partir de alcohol de polivinilo, por reacción con butiraldehído y el formaldehído, respectivamente. La preparación de butiral de polivinilo es el mayor uso del alcohol polivinílico en los EE.UU. y Europa Occidental. El polímero más importante, por mucho, de entre ellos es el poli (vinil butiral), que se usa como capa plástica intermedia para los vidrios de seguridad de aviones y automóviles. El poli (vinil formal) se utiliza en esmaltes para recubrimientos de cables eléctricos y en tanques de gasolina de auto-sellado.
El alcohol polivinílico se utiliza como ayuda en la polimerización en emulsión, como coloide protector, para hacer dispersiones de acetato de polivinilo. Esta es la aplicación más grande del mercado en China.
En Japón, su uso principal es la producción de fibra vinylon o vinalon.
En las fibras de poli (alcohol de vinilo), la forma final del polímero es insoluble en agua como resultado de un tratamiento químico. El polímero se hila en húmedo a partir de agua caliente pasando por una disolución acuosa concentrada de sulfato de sodio que contiene ácido sulfúrico y formaldehído. El polímero se insolubiliza por la formación de grupos formal:
El alcohol polivinílico es la materia prima para hacer otros polímeros como:
- Nitrato de polivinilo (PVN): Se trata de un éster del ácido nítrico y el alcohol de polivinilo. El nitrato de vinilo se puede utilizar en algunos propulsores y explosivos moldeables.
- Polivinil acetales: los poli(acetales de vinilo) se preparan por reacción de aldehídos con el alcohol de polivinilo. El polivinil butiral (PVB) y polivinil formal (PVF) son ejemplos de esta familia de polímeros. Se preparan a partir de alcohol de polivinilo, por reacción con butiraldehído y el formaldehído, respectivamente. La preparación de butiral de polivinilo es el mayor uso del alcohol polivinílico en los EE.UU. y Europa Occidental. El polímero más importante, por mucho, de entre ellos es el poli (vinil butiral), que se usa como capa plástica intermedia para los vidrios de seguridad de aviones y automóviles. El poli (vinil formal) se utiliza en esmaltes para recubrimientos de cables eléctricos y en tanques de gasolina de auto-sellado.
El alcohol polivinílico se utiliza como ayuda en la polimerización en emulsión, como coloide protector, para hacer dispersiones de acetato de polivinilo. Esta es la aplicación más grande del mercado en China.
En Japón, su uso principal es la producción de fibra vinylon o vinalon.
En las fibras de poli (alcohol de vinilo), la forma final del polímero es insoluble en agua como resultado de un tratamiento químico. El polímero se hila en húmedo a partir de agua caliente pasando por una disolución acuosa concentrada de sulfato de sodio que contiene ácido sulfúrico y formaldehído. El polímero se insolubiliza por la formación de grupos formal:
Aproximadamente una tercera parte de los grupos hidroxilo se hace
reaccionar para insolubilizar la fibra. Un cierto grado de acetalización
entre las cadenas es deseable para reducir la contracción de la fibra,
pero debe controlarse cuidadosamente la cantidad.
Las fibras de poli (alcohol de vinilo) poseen una absorción de agua (un 30 %) superior a las demás fibras. Pudiendo de este modo reemplazar al algodón en aquellos usos en los que la fibra está en contacto con el cuerpo. El tacto del tejido puede variarse de similar a la lana a similar al lino. Esta fibra se lava fácilmente, se seca pronto y tiene buena estabilidad dimensional. La tenacidad y resistencia a la abrasión son buenas.
Las fibras de poli (alcohol de vinilo) poseen una absorción de agua (un 30 %) superior a las demás fibras. Pudiendo de este modo reemplazar al algodón en aquellos usos en los que la fibra está en contacto con el cuerpo. El tacto del tejido puede variarse de similar a la lana a similar al lino. Esta fibra se lava fácilmente, se seca pronto y tiene buena estabilidad dimensional. La tenacidad y resistencia a la abrasión son buenas.
Algunos otros usos de alcohol polivinílico incluyen:
1.- Papel adhesivo con ácido bórico en el bobinado de tubo en espiral y la producción de cartón compacto
2.- Espesante, modificador, de colas de acetato de polivinilo
3.- Apresto textil
4.- Revestimientos de papel.
5.- Como una película soluble en agua útil para el embalaje. Un ejemplo es el sobre que contiene detergente para la ropa en "liqui-tabs". Otro ejemplo son las bolsas de cebo que se disuelven en agua para la pesca deportiva en agua dulce
6.- Higiene femenina y productos de incontinencia para adultos como lámina de plástico biodegradable.
7.- Barrera de dióxido de carbono en botellas de tereftalato de polietileno (PET).
8.- Como un agente de liberación del molde para ciertos polímeros
9.- Juguete para niños cuando se combina con bórax forma un producto gelatinoso viscoso que escurre (juguete llamado Slime, Flubber u otros nombres comerciales)
10.- Se utiliza en gotas para los ojos y como una solución lubricante para lentes de contacto rígidos. También como agente de lágrimas artificiales para el tratamiento del ojo seco.
11.- Fibra de PVOH, como refuerzo en el concreto
12.- Se utiliza en protección guantes resistentes a químicos
13.- Se utiliza como fijador para la recogida de muestras, en especial las muestras de heces
14.- Como un agente de embolización en procedimientos médicos
15.- Excipiente, recubrimiento de pastillas, biofermentación y tópicos para productos farmacéuticos
1.- Papel adhesivo con ácido bórico en el bobinado de tubo en espiral y la producción de cartón compacto
2.- Espesante, modificador, de colas de acetato de polivinilo
3.- Apresto textil
4.- Revestimientos de papel.
5.- Como una película soluble en agua útil para el embalaje. Un ejemplo es el sobre que contiene detergente para la ropa en "liqui-tabs". Otro ejemplo son las bolsas de cebo que se disuelven en agua para la pesca deportiva en agua dulce
6.- Higiene femenina y productos de incontinencia para adultos como lámina de plástico biodegradable.
7.- Barrera de dióxido de carbono en botellas de tereftalato de polietileno (PET).
8.- Como un agente de liberación del molde para ciertos polímeros
9.- Juguete para niños cuando se combina con bórax forma un producto gelatinoso viscoso que escurre (juguete llamado Slime, Flubber u otros nombres comerciales)
10.- Se utiliza en gotas para los ojos y como una solución lubricante para lentes de contacto rígidos. También como agente de lágrimas artificiales para el tratamiento del ojo seco.
11.- Fibra de PVOH, como refuerzo en el concreto
12.- Se utiliza en protección guantes resistentes a químicos
13.- Se utiliza como fijador para la recogida de muestras, en especial las muestras de heces
14.- Como un agente de embolización en procedimientos médicos
15.- Excipiente, recubrimiento de pastillas, biofermentación y tópicos para productos farmacéuticos
 |
| Guantes de protección contra productos químicos con revestimiento de alcohol de polivinilo |
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| Gotas para el alivio del ardor e irritación debido a sequedad ocular (Alcohol polivinílico al 1.4%) |
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| Fibra de PVOH soluble en agua fría |
 |
| Detergente para la ropa en bolsitas de película soluble en agua (liqui-tabs) |
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| Flubber o slime con colorante verde añadido. El polímero normalmente no tiene color |
 |
| Vidrios de seguridad laminado con film de PVB |
La fabricación norcoreana de fibras Vinalon se produce a partir de
alcohol de polivinilo. A pesar de sus propiedades inferiores como fibra
para ropa, se produce por razones de auto-suficiencia, porque no se
necesita de petróleo para producirla ya que se puede partir de antracita
y piedra caliza como materia prima.
El consumo de alcohol de polivinilo fue de más de un millón de toneladas métricas en 2006. Los productores más grandes incluyen Kuraray (Japón y Europa) y Sekisui Specialty Chemicals (EE.UU.), pero China cuenta con una serie de instalaciones de producción muy grandes instaladas en la última década y en la actualidad representa el 45% de la capacidad mundial.
El consumo de alcohol de polivinilo fue de más de un millón de toneladas métricas en 2006. Los productores más grandes incluyen Kuraray (Japón y Europa) y Sekisui Specialty Chemicals (EE.UU.), pero China cuenta con una serie de instalaciones de producción muy grandes instaladas en la última década y en la actualidad representa el 45% de la capacidad mundial.
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