Polimetilpenteno (PMP)

Introducción

El polimetilpenteno (PMP) o poli(4-metil-1-penteno) es polímero termoplástico semicristalino. Se conoce comúnmente como TPX, que es una marca comercial de Mitsui Chemicals. Pertenece al grupo de las poliolefinas. Su fórmula química abreviada sería (C6H12)n. Es transparente e incoloro, muy ligero y caro (para una poliolefina). Sus aplicaciones incluyen aparatos médicos y de laboratorios, elementos de aparatos de microondas, componentes electrónicos y electrodomésticos. Es el termoplástico más ligero del que se dispone en la actualidad. Se descubrió en los años 50 por ICI, pero fue poco utilizado hasta la actualidad, en que se lo rescató del olvido hace pocos años.

Estructura química y síntesis
El polimetilpenteno es una poliolefina lineal isotáctica obtenido por polimerización del 4-metil-1-penteno mediante catalizador del tipo Ziegler-Natta.

Síntesis del polimetilpenteno

Los grados disponibles comercialmente son generalmente copolímeros. Puede ser moldeado por inyección y extrusión (incluyendo soplado).

Características y propiedades  
Debido a que el PMP tiene un punto de fusión alto (dependiendo del grado varía de 220°C a 240°C) puede utilizarse a altas temperaturas. Al mismo tiempo tiene un punto de reblandecimiento de Vicat elevado. Sin embargo, en el caso de aplicaciones en las que se aplica carga, hay que prestar especial atención a su temperatura de distorsión por calor, que es casi la misma que la de polipropileno.
Tiene una tensión superficial muy baja de sólo 24mN/m, lo que es aún más baja que la de algunos fluorocarbonos, muestra una capacidad de desprendimiento excelente a partir de una gran variedad de materiales. Debido a esta característica, se utiliza cuando una excelente propiedad de separación se requiere, por ejemplo como un material de liberación en el tiempo de curado de resinas termoendurecibles (tales como el uretano y epoxi). Además, puesto que el PMP no se mezcla con otras resinas termoplásticas (tales como PET y PP), se utiliza para el propósito de hacer películas de PET y PP micro-porosas. Aunque el PMP es una resina cristalina, es transparente como el cristal y tiene una excelente rango de transmisión para la luz visible (> 93%). muestra una mejor transmisión en el rango UV en comparación con el vidrio u otras resinas transparentes. Esa es la razón por lo que es, por ejemplo, utilizado para las células de análisis espectroscópicos.

Tiene una permeabilidad al gas muy alta (10 veces mayor que la de PE), que lo convierte en un material excelente para aplicaciones de separación de gases tales como películas permeables, membranas y fibras huecas.

Tiene la menor densidad (0,835g/cm³) entre todas las resinas termoplásticas.

La absorción de agua del PMP es muy baja y por lo tanto, el cambio dimensional causado por hidrólisis no se puede observar. Incluso en agua hirviendo, no se hidroliza. Por lo tanto, es el material predestinado para aplicaciones que requieren la esterilización con vapor.
Como el resto de las poliolefinas, el PMP muestra una excelente resistencia química, que es mejor que la de policarbonato o acrílicos. Esa es la razón por lo que, por ejemplo, se utiliza frecuentemente en el campo de la cosmética para tapas y los tubos.
Debido a sus notables propiedades dieléctricas, - ε = 2,1 y tan=0.0008 (a 12 GHz), el PMP se adapta muy bien en el campo de las aplicaciones de alta frecuencia.
El PMP está disponible en una amplia gama de grados para satisfacer los requerimientos y regulaciones de los distintos mercados, por la FDA de EE.UU. y las normas alimentarias de la UE.

Tabla de propiedades típicas

Propiedades Eléctricas
Constante Dieléctrica @1MHz	2,12
Factor de Disipación a 1 kHz	0,0002
Resistividad de Volumen	>1016 Ohm.cm
Propiedades Físicas
Absorción de Agua (en 24 horas)	0,01%
Densidad	0,835g/cm3
Índice Refractivo	1,463
Inflamabilidad	HB
Resistencia a los Ultra-violetas	Mala
Propiedades Mecánicas
Alargamiento a la Rotura	15%
Dureza - Rockwell	R85
Módulo de Tracción	1.5GPa
Resistencia a la Tracción	25.5MPa
Resistencia al Impacto Izod	49J/m
Propiedades Térmicas
Calor Específico	2000J/K.Kg
Coeficiente de Expansión Térmica	117x10-6/K
Conductividad Térmica a 23°C	0,17W/m.K
Temperatura Máxima de Utilización	75-115°C
Temperatura Mínima de Utilización	-20 a -40°C
Resistencia Química
Ácidos - concentrados	Buena-Aceptable
Ácidos - diluidos	Buena
Álcalis	Buena
Alcoholes	Buena
Cetonas	Buena-Aceptable
Grasas y Aceites	Buena-Aceptable
Halógenos	Aceptable-Buena
Hidrocarburos Aromáticos	Aceptable-Buena
Propiedades para Polimetilpenteno Película
Permeabilidad al Agua (38°C)	700x10-13cm3.cm/cm2.s.Pa
Permeabilidad al CO2 (25°C)	70x10-13cm3.cm/cm2.s.Pa
Permeabilidad al Nitrógeno (25°C)	5x10-13cm3.cm/cm2.s.Pa
Permeabilidad al Oxígeno (25°C)	20x10-13cm3.cm/cm2.s.Pa

Principales ventajas del PMP
Excepcionales propiedades sonoras
Baja gravedad específica
Excelentes propiedades dieléctricas
Baja absorción de agua
Transparencia
Alta resistencia al calor
Buena resistencia química

Método de procesamiento
El PMP está disponible en forma de gránulos. El PMP no absorbe agua/humedad, por lo cual no es necesario secarlo antes de transformación, siempre que haya sido almacenado bajo condiciones adecuadas. Debido a su alto punto de fusión, se procesa normalmente a altas temperaturas en un rango de ± 300°C. Que el equipo de moldeo que se pueda ajustar a tales temperaturas es por lo tanto un requisito básico.

Para controlar/minimizar la descomposición del PMP, se recomienda aplicar nitrógeno en la tolva durante el proceso de moldeo.

A diferencia del PC, el PMMA y otras resinas amorfas, el PMP es cristalina y por lo tanto muestra mayor contracción de moldeo. Debido a esto, hay que prestar especial atención en el caso de un molde existente que ha sido diseñado para cualquier otra resina y se utilizan para el procesamiento de PMP. 

Antes de iniciar el procesamiento del PMP se debe asegurar de que ninguna otra resina queda en el equipo. Particularmente en el caso de moldeo por inyección; incluso una pequeña cantidad de resina extraña resultará en un aspecto de deterioro en el producto debido a la contaminación. En general se recomienda purgar el primer equipo con el PP de bajo MFR bajo y después con PMP.

Gránulos de PMP

Moldeo por Inyección
El moldeo por inyección de PMP se hace normalmente dentro de un intervalo de 290°C y 310°C, donde 280°C y 320°C tiene que ser considerado como límite inferior y superior. For good controlling it is generally recommended to measure the actual resin temperature. Para un buen control se recomienda generalmente para medir la temperatura de la resina real. Debido a la muy baja viscosidad del PMP en el estado fundido, se recomienda inyectar a muy baja velocidad y presión muy baja para minimizar el estrés. La temperatura del molde se establece normalmente dentro de un intervalo de 20°C y 60°C.

Extrusión
Debido a que el PMP necesita una gran cantidad de energía para fundir, se recomienda un extrusor con una relación L/D de al menos 28, preferiblemente 30 o 32, y con mínimo 4 zonas de calefacción. También un tornillo de diseño especial permitirá procesar fácilmente el PMP. A veces, un precalentamiento de los gránulos puede ser útil.

Soplado
Debido a que la viscosidad del PMP disminuye drásticamente después de fundido, el moldeo por soplado es bastante difícil y limitado al proceso de moldeo por soplado directo. Por la misma razón el proceso de moldeo por inyección-soplado no funciona. Debe tenerse en cuenta que la transparencia del moldeado por soplado es inferior a los realizados por moldeo por inyección.

Post-procesamiento y coloreado
Debido a su muy baja tensión superficial el PMP tiene que ser tratado previamente con, por ejemplo, tratamiento corona, llama, plasma, etc., para la impresión, la pintura o la unión.
El PMP puede ser coloreado por mezcla en seco (dry blend) pero la vía más adecuada es utilizar masterbatch basado en PMP. Sin embargo, se debe asegurar de seleccionar pigmentos de alta resistencia al calor, superior a la temperatura de moldeo de PMP para evitar la degradación del mismo.

Aplicaciones
Entre las principales aplicaciones del PMP se encuentran:
Componentes de equipamiento de laboratorio,
Piezas de equipos médicos
Componentes de microondas
Componentes eléctricos y electrónicos
Dispositivos acústicos
Diafragmas de altoparlantes
Cubierta de transductor de sonar
Piezas estructurales livianas

Uso médico y de laboratorio
El PMP es utilizado para instrumental médico y de laboratorio como por ejemplo probetas, placas de Petri, beakers, jeringas, erlen meyer, etc.

Basos o beakers de PMP (Griffin)

Membranas de fibra hueca de PMP son utilizadas en oxigenadores cardiovasculares, la cual es diseñada para eliminar fugas de plasma y prevenir formación de micro-burbujas.

Oxigenador (Novalung - Assist Interventional pulmón (ILA))

Lentes
El PMP es ópticamente transparente en los rangos de la luz UV y visible, incluso en el rango del Tera-Hertz, por lo que es utilizado en lentes para laser

Lente de laser de PMP

Audio
El PMP puede ser utilizado para la fabricación de conos de parlantes acústicos. Desafortunadamente, un cono de PMP puro no sería tan auto-amortiguación como un cono de papel tradicional, ni sería lo suficientemente fuerte como para soportar los elevados esfuerzos mecánicos producidos por la música. Sin embargo, alcanza notable fuerza y características de auto-amortiguación por dopaje del PMP con dos variantes de polipropileno. Resistencia mecánica del diafragma es aún mayor si durante el proceso de moldeo se añaden fibras de vidrio muy finas y ligeras en la masa fundida.

Cono de parlante (Vienna Acoustics)

Su módulo de Young es el doble que el del polipropileno, y su auto-amortiguamiento es excelente, mucho mejor que el papel, 6 veces mayor, por lo que su comportamiento es mejor en todo el rango. La especialidad son los medios, donde el sonido es suave pero definido y ausente de coloración.

Film
Películas de PMP son utilizadas como film de fácil liberación para protección de circuitos y componentes electrónicos que puede retirarse antes de su uso.

Película TPX® film OPULENT®

Otros usos

El PMP también puede ser utilizado para tubos químicos, tapas de cosméticos, tela no tejida resistente al calor, jaulas para animales (ratas, ratones, hámsteres, etc.) entre otros tantos usos.

Tela no tejida resistente al calor

Jaula para ratones de laboratorio

Tubos químicos

Tapas de envases cosméticos

Fuentes:
http://www.mitsuichemicals.com
http://www.goodfellow.com
http://www.pcpaudio.com
http://www.maquet.com
http://www.getingegroup.com
http://www.vienna-acoustics.com
http://www.tydex.ru
http://www.evergreensci.com
http://www.ctsnet.org
http://www.ensinger.es
http://www.ncbi.nlm.nih.gov