jueves, 15 de diciembre de 2011

Polibutileno (PB-1)

El polibutileno (polibuteno-1 o poli (1-buteno) o simplemente PB-1) es una poliolefina o polímero saturado con la fórmula química (C4H8)n. Este no se debe confundirse con el polibuteno, un oligómero de bajo peso molecular con diferente unidad de repetición. Ni con polibutadieno, puesto que en cierta bibliografía y productos, ambos aparecen representados con las siglas PB.
El PB-1 es un polímero lineal, isotáctico y semi-cristalino de alto peso molecular. El PB-1 combina las características típicas de los convencionales poliolefinas con ciertas propiedades de los polímeros técnicos.
El PB-1, cuando se utiliza puro o reforzado, puede sustituir a materiales como el metal, la goma y los polímeros de ingeniería. También se utiliza en forma sinérgica como un elemento de mezcla para modificar las características de otras poliolefinas como el polipropileno y el polietileno. Debido a sus propiedades específicas se utiliza principalmente en tubería de presión, envases flexibles, calentadores de agua, elaboración de compuestos y adhesivos termoplásticos.

Historia
El polibutileno fue creado en 1954, un año después de polipropileno. Sin embargo, la primera producción industrial no estaba disponible hasta 10 años más tarde bajo el nombre de Vestolen BT de Chemische Werke Hüls, Alemania. Por otro lado, en Norteamérica se desarrolló otra tecnología para PB-1 y se construyó una pequeña planta en Lousiana en 1968.
A finales de 1977 Shell Chemicals USA, filial de Shell Oil Company, adquirió el negocio de PB-1 y comenzó a invertir para mejorar la calidad y la capacidad de este producto hasta las 27.000 t/a. En 1998, la gestión de los productos de PB-1 se puso en manos de la filial de Shell, Montell Polyolefins. Dos años más tarde, esta última empresa su fusionó con Targor y Elenac para crear Basell Polyolefins.
En diciembre de 2000, Basell aprobó una inversión para una nueva planta de 45.000 t en Europa, que utilizará tecnología de Basell I+D en Ferrara, Italia. La nueva planta estará en Moerdijk (Países Bajos) e iniciará su funcionamiento en enero de 2003. Además, desde enero de 2001 Basell está produciendo en una pequeña planta ubicada en Ferrara, que a partir de enero de 2003 servirá para el desarrollo de nuevos grados de PB-1.
Hoy en día, LyondellBasell Industries es el principal proveedor de PB-1.

Estructura y síntesis
Estructura química simplificada del polibutileno 1

El polibutileno es producido por la polimerización del 1-buteno con ayuda de catalizadores de Ziegler-Natta.
El PB-1 isotáctico es sintetizado comercialmente mediante el uso de dos tipos de catalizadores heterogéneos Ziegler-Natta. El primer tipo de catalizador contiene dos componentes, un pre-catalizador sólido, TiCl3 en forma cristalina, y un cocatalizador en solución de un organoaluminio, tales como Al (C2H5)3. En el segundo tipo de catalizador el ingrediente activo es TiCl4 y el soporte es MgCl2 microcristalino. Estos catalizadores contienen modificadores especiales, compuestos orgánicos pertenecientes a las clases de ésteres y éteres. Los catalizadores son pre-activados por la combinación de compuestos órgano-aluminio y otros tipos de modificadores orgánicos y órgano-metálicos. Las dos ventajas tecnológicas más importantes de estos catalizadores son la alta productividad y la alta proporción de polímero isotáctico cristalino que se producen a 70-80°C bajo condiciones de polimerización estándar.

Características y propiedades
Si se calienta hasta 190°C o más, el PB-1 puede ser moldeado por compresión, moldeo por inyección, soplado de cuerpos huecos, extruido y soldado. No tienden a agrietarse debido al estrés. Debido a su estructura cristalina y de alto peso molecular, el PB-1 tiene una buena resistencia a la presión hidrostática, mostrando muy baja fluencia, incluso a temperaturas elevadas. Es flexible, resistente a impactos y tiene buena recuperación elástica.
El polibutileno isotáctico cristaliza en tres formas diferentes. La cristalización desde una solución da la forma-III con punto de fusión de 106,5°C. Por refrigeración del material fundido da la forma II, que tiene punto de fusión de 124°C y una densidad de 0,89 g/cm3. A temperatura ambiente, se convierte espontáneamente en la forma-I con punto de fusión 135°C y una densidad de 0,95 g/cm3.
El PB-1es resistente a un gran número de sustancias químicas, tales como detergentes, aceites, grasas, ácidos, bases, alcohol, cetonas, hidrocarburos alifáticos y soluciones polar caliente (incluida el agua). Muestra una menor resistencia a los hidrocarburos aromáticos y clorados, así como a los ácidos oxidantes que otros polímeros como la polisulfona y poliamida 6/6. Las características adicionales incluyen una excelente resistencia a la abrasión húmeda, facilidad de fluir en estado fundido y una buena dispersión de cargas. Es compatible con polipropileno, gomas de etileno y propileno, y elastómeros termoplásticos.

Tabla de propiedades típicas
Propiedad
Unidad
Valor
Módulo de elasticidad
MPa
290-295
Resistencia a la tracción
MPa
36,5
Peso molecular
g / mol
725.000
Cristalinidad
%
48-55
Absorción de agua
%
< 0,03
Temperatura de transición vítrea
°C
-25 a -17
Índice de fluidez
g/10 min
0,30 a 5,3
Conductividad térmica
W / (m.K)
0,22

Usos
Sistemas de tubería
El uso principal del PB-1 se encuentra en sistemas flexibles de tuberías de presión para distribución de agua potable fría y caliente. Las características más destacadas son soldabilidad, resistencia a la temperatura, flexibilidad y alta resistencia a la presión hidrostática. Otras características incluyen la baja expansión térmica lineal, la no corrosión y calcificación.
La retención de las propiedades mecánicas a altas temperaturas permite una reducción del uso de material de un 30 a 40% por unidad de longitud de tubo, lo cual se logra reduciendo el grosor de las paredes en comparación con otros materiales.
Los sistemas de tuberías PB-1 ya no se venden en América del Norte, probablemente, debido a que el material es susceptible a la corrosión cuando entra en contacto con agua clorada, con rotura y separación de las tuberías. Pero no todos los sistemas de tuberías de PB-1 presentan fugas. La cuota de mercado global en Europa y Asia es bastante pequeña, pero los sistemas de tuberías de PB-1 han mostrado un crecimiento constante en los últimos años. En algunos mercados, por ejemplo, Reino Unido, Corea y España, los sistemas de tuberías de PB-1 tienen una posición fuerte.
Caños y accesorios de PB-1 para sistemas de tuberías
Envases plásticos
Varios grados de PB-1 están disponibles comercialmente para diversas aplicaciones y tecnologías de conversión (película soplada, película plana, recubrimiento por extrusión). Hay dos campos principales de aplicación:
- Envases con sistemas abre-fácil, donde el PB-1 se utiliza como componente de mezcla predominantemente en polietileno para adaptar la fuerza de adherencia y la calidad de la película, principalmente en los envases de consumo alimentario y envases médicos.
- Bajar la temperatura de sellado de las películas de polipropileno. Con mezcla de PB-1 en el polipropileno, el sellado se puede realizar hasta a 65°C, manteniendo un buen sellado y buenas propiedades ópticas de la película.

Adhesivos de fusión en caliente
El PB-1 es compatible con una amplia gama de adhesivos. Ofrece una alta resistencia cohesiva y adhesiva y mejora la estabilidad térmica y la viscosidad del adhesivo.

Compuestos y Masterbatches

El PB-1 acepta cargas de relleno muy altas, por encima del 70%. En combinación con su bajo punto de fusión se puede emplear en compuestos retardantes de llama libre de halógenos o como masterbatch portador de pigmentos termosensibles. El PB-1 se dispersa fácilmente en otras poliolefinas, y en bajas concentraciones, actúa como coadyuvante del procesado y/o incrementar el rendimiento.
Masterbatch

Otras aplicaciones
Otras aplicaciones incluyen suelas de zapatos y la modificación de poliolefina (unión térmica, mejora la suavidad y la flexibilidad de compuestos rígidos, aumenta la resistencia a la temperatura y la compresión de los compuestos blandos).




Fuentes:

http://www.polybutylene.com
http://www.polymerweb.com
http://www.bpf.co.uk
http://www.efunda.com
http://www.ehow.com
http://www.hotfrog.es
http://en.wikipedia.org
http://www.ides.com
http://www.interempresas.net
Polymer science dictionary - Mark Alger, Mark SM Alger
Handbook of plastics technologies: the complete guide to properties and performance - Charles A. Harper
 

2 comentarios:

  1. al ese se llama polietileno de uso industrial si o no

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Hola Tamara. Este polímero no es polietileno. Se puede denominar como industrial a un polietileno para diferenciarlo, por ejemplo, del que es utilizado en aplicaciones en contacto con alimentos. Los cuales pueden variar su formulación puesto que en un polietileno grado alimenticio se requiere que sus aditivos no migren a los alimentos o sean inocuos para la salud humana. Mientras que en un polietileno de uso industrial, esto no es tenido en cuenta para su formulación.
      Saludos

      Eliminar