miércoles, 10 de agosto de 2011

Polidiciclopentadieno (PDCPD)

El polidiciclopentadieno es un polímero termoestable usado generalmente estructuras de gran tamaño de una sola pieza, como ser una cabina completa de tractor en una sola pieza, una antena de satélite completa, tanques de 6.000 litros para almacenar productos químicos peligrosos. Pero el primer uso verdadero que se le dio, fueron las cubiertas de vehículos para nieve, moldeadas en una sola pieza. Esto se debe a que a bajas temperaturas tiene muy buena resistencia al impacto, donde muchos otros polímeros llegan a ser quebradizos. Se obtiene del monómero diciclopentadieno. Los tres nombres comerciales proveedores del monómero son Telene, Metton y Pentam. En general proveen el diciclopentadieno aditivado listo para su uso en procesos de inyección reactiva.

Estructura y síntesis
El polidiciclopentadieno se sintetiza por medio de una reacción llamada polimerización metátesis por apertura de anillo (ROMP) a partir del monómero endo-diciclopentadieno.
El enlace doble en el anillo inferior del polidiciclopentadieno puede reaccionar por polimerización vinílica, para dar un material termorrígido entrecruzado.

Características
El polidiciclopentadieno presenta una excelente combinación de rigidez y resistencia al impacto así como muy baja densidad.
La gama de temperaturas de aplicación es muy amplia: -40ºC hasta 110ºC.
Su resistencia a los ácidos y alcalinos a todas las temperaturas de operatividad, es excelente.
La gran calidad de la superficie da una gran calidad a las piezas pintadas con una simple operación de preparado de la superficie.
Los polímeros de PDCPD son excelentes aislantes eléctricos

Tabla de propiedades típicas de PDCPD (RIM)

PROPIEDAD
ENSAYOS ASTM
Valor
Densidad, g / cm3
D792
1.03
Absorción de agua
D570
0,12%
Módulo de Tracción, GPa
D638
1.90
Resistencia a la tracción MPa
D638
46.8
Módulo de flexión, GPa
D790
1.88
Resistencia a la flexión MPa
D790
70
Al impacto con entalla Izod a 23 ° C, J / m
D256
460
Dureza Rockwell
D785
R114
Resistencia a la compresión, MPa
D695
58.4
Resistencia al corte, MPa
D732
49.5
Temperatura de transición vítrea, ºC
DMA
>138
Coeficiente de expansión térmica, m / m / ºC
D696
87.8x10-6
Constante dieléctrica 60 Hz a 73 ° F
D150
2.66
 La contracción (mm / mm)

0.009
Coeficiente de Poisson

0.39


Producción
El PDCPD se moldea por inyección reactiva (RIM) a partir del diciclopentadieno.
El Diciclopentadieno (DCPD) es un compuesto químico de fórmula general C10 H12. A temperatura ambiente, es un sólido blanco cristalino con un olor similar al alcanfor. Diciclopentadieno es co-producido en grandes cantidades en el craqueo de nafta y los gasóleos de etileno.
En el proceso de moldeo del PDCPD, dos corrientes líquidas de DCPD de baja viscosidad, uno que contiene un activador (componente A) y el otro un catalizador (Componente B), se mezclan por choque, en un cabezal de mezclado, en una proporción de 1:1 y se inyecta a temperatura ambiente en un molde cerrado. La reacción resultante exotérmica (genera calor) crea una parte totalmente polimerizada en menos de 60 segundos. Los tiempos de ciclo de botón son generalmente de 4 a 6 minutos dependiendo del tamaño y la geometría.
Diagrama de proceso RIM

Tanques de monómeros DCPD
Molde
Resinas DCPD se transforman con equipos de alta presión de RIM que se utilizan en la industria del poliuretano con la diferencia que la resina no puede estar en contacto con el aire o la humedad, lo que requiere una atmósfera inerte de nitrógeno en los tanques.
La baja viscosidad de los componentes líquidos (300 centipoise) permite el moldeo de piezas de gran tamaño, con superficies de hasta 120ft² (13 m²), o varios cientos de libras / kilos. La presión de la cavidad del molde baja, de 15 a 45 psi (1 a 3 bar), se traduce en requerimientos de baja presión para los moldes para la producción. Los moldes suelen ser de aluminio mecanizado o fundición de aluminio. Hasta 5 moldes pueden ser utilizados en la producción con una unidad RIM. Las piezas prototipo puede ser moldeado en moldes de epoxi o poliéster. Además, el PDCPD puede ser moldeada en un espesor de hasta 12 pulgadas (30 cm), así como proporcionar transiciones de espesor delgado dentro de la pieza moldeada para colocar un material más grueso cuando sea necesario.
Los catalizadores utilizados son compuestos órgano-metálicos. Las bases metálicas utilizadas son: Tungsteno (Metton), Molibdeno (Telene), Rubidio (Cymetech)
El uso de activadores (Halohidrocarburos o halogenuros metálicos) es necesario para neutralizar la presencia de inhibidores en los monómeros usados para evita la polimerización espontánea antes del moldeo.
Aditivos tales como antioxidantes, los materiales de relleno, los materiales de refuerzo, pigmentos, colorantes, agentes espumantes, lubricantes, elastómeros se puede agregar a la composición de monómeros para mejorar las propiedades del producto de polímero. Los aditivos se pueden añadir a una o ambas soluciones reactivo, o puede ser añadido a una tercer solución de reactivo.

Fases de RIM del PDCPD
Molde


Pieza pintada


Pieza en uso (Techo de tractor)
A diferencia de otros sistemas RIM, la variación del procesamiento, como temperatura, mezcla, ratios o tiempos de solidificación dan como resultado mismas características del polímero.

Nuevas tecnologías RIM admiten la inyección simultánea de rellenos (por ejemplo, fibra de vidrio) junto con los componentes A y B lo que le confiere al producto terminado una mayor rigidez y un bajo coeficiente de expansión lineal durante el moldeo
PDCPD con relleno

Otra variante del proceso es el IMC-RIM, consistente en la inyección de un recubrimiento a la pieza moldeada en el mismo molde cerrado.
RIM con IMC

Usos
El PDCPD se emplea para fabricar platos de antenas satelitales, componentes de carrocería para vehículos aptos para la nieve y otros objetos que por lo general sean empleados en exteriores. No suele usarse en interiores, porque siempre hay una pequeña porción de endo-diciclopentadieno sin reaccionar que queda ocluida en el polímero. Se trata de un monómero maloliente que en poco tiempo es capaz de impregnar una habitación.
El PDCPD permite obtener piezas por RIM de 100Kg o más, en un relativamente corto periodo de tiempo
El PDCPD es ampliamente utilizado en la confección de piezas de tractores y camiones (techo, paragolpes, deflectores de aire, capó, guardabarros, etc.)
Carenados laterales de chasis, extensores laterales, deflector de aire inferior y parachoques completa (VOLVO SERIE VN)

Capó (Tractor JOHN DEERE SERIE 6000)

Piso de carga, capó, guardabarros y techo (Pala mecánica KOMATSU WA-30)




Fuentes:
www.pslc.ws
www.walterpack.com
www.metton.com
en.wikipedia.org
www.rimtec.com
www.ajapeg.com
www.moldesinjecaoplasticos.com
www.ptonline.com




9 comentarios:

  1. Hola que tal Mariano, excelente tu blog lo acabo de descubrir y he encontrado algunas cosas que me interesan, gracias. Por otra parte tendras información acera de TOP tengo entendido que son poliolefinas termoplásticas pero no he encontrado mayor información. Gracias de antemano.

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    1. Hola Robert. Gracias, me alegro que te haya resultado interesante. Mira, no conozco ningún polímero con el acrónimo TOP. El que conozco es el TPO, que significa Thermoplastic Polyolefin (poliolefina termoplástica). Es el nombre que, en general, reciben los materiales plásticos compuestos de una mezcla de polipropileno (aunque también puede ser polietileno o ambos), un elastómero que comúnmente es un copolímero de etileno como por ejemplo caucho etileno-propileno o EPDM (también pueden ser otros elastómeros), rellenos, cargas y aditivos varios. Dependiendo de la cantidad y variedad de estos componentes varían las propiedades y características y por ende sus aplicaciones posibles. Son muy utilizados para fabricación de piezas plásticas de los automóviles. Otra aplicación puede ser para membranas impermeabilizantes de techos.
      Saludos

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  2. Hola Mariano, muy interesante el post. Tienes información sobre el precio orientativo por kg del PDCPD?

    un saludo y gracias!

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    1. Hola Gabriel. Gracias. Desconozco el precio del material.
      Saludos

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  3. Buenas tardes, ¿se puede soldar este material? claro en caso de encontrar la varilla. Un saludo

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    1. Hola David. Al ser un polímero termoestable no se puede soldar porque no funde al aplicarle calor.
      Saludos

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  4. Hola, tenes idea con qué se puede soldar ese material?

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    1. Hola. El PDCPD es un polímero termoestable, por lo que no se soldaría. Para la unión se debería recurrir a un adhesivo. Supongo que podría ser algún adhesivo epoxi.
      Saludos

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  5. Este material se puede unir con resina poliester mas fibra de vidrio





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