PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DE LOS POLÍMEROS PETROQUÍMICOS NACIONALES: POLIETILENO (PE), POLIPROPILENO (PP)

POLIESTIRENO (PS) y POLICLORURO DE VINILO (PVC)

Dra. Blanca Rojas de Gáscue

Universidad de Oriente, Instituto de Biomedicina y Ciencias Aplicadas, IIBCA-UDO, Av. Universidad. Cerro del Medio, Núcleo de Sucre, Cumaná, Estado. Sucre. Venezuela

blanca_gascue@yahoo.com

El presente trabajo desea presentar los principales polímeros que se producen en el país e ilustrar la

relación entre la estructura y las propiedades de dichos polímeros, para evidenciar como la forma en

que se organizan las macromoléculas, que constituyen dichos polímeros, afectan su campo de

aplicación.

v ¿Qué son los polímeros?

Los polímeros y los plásticos forman parte de nuestra comida (almidón, proteínas), nuestra ropa

(seda, algodón, poliester, nylon), nuestro cuerpo (proteínas, ADN), nuestras casas (pintura, madera).

Entonces ¿qué los distingue? Los polímeros son la materia prima de los Plásticos. Las demandas

tecnológicas para los polímeros (color, estabilidad a la luz y al calor, costos) casi nunca pueden ser

satisfechas sólo por el polímero. De manera que los POLIMEROS se convierten en PLÁSTICOS

cuando se mezclan con aditivos.

v Importancia Nacional

En el proceso de la extracción de petróleo uno de los componentes principales es el gas natural. Uno

de los usos inmediatos para el gas natural es la modificación química y la consecuente generación

de derivados de mayor valor agregado como el etileno.

El etileno además de ser la materia prima principal para obtener los diferentes grados del Polietileno,

permite generar: cloruro de vinilo, el cual es el monómero del poli(cloruro de vinilo), PVC, y

propileno, que permite obtener el polipropileno (PP)

En Venezuela, específicamente en el Zulia, en el Complejo Petroquímico El Tablazo, se cuenta con

diferentes plantas productoras y empresas de control de calidad y de comercialización del

Polietileno, distribuidas en: Olefinas I y II, Planta de gas licuado, Polinter, Indesca y Olefinas del

Zulia. El complejo Petroquímico de El Tablazo, tiene capacidad para producir 395.000 TMA de

Polietilenos, de los cuales: 85.000 TMA son de polietileno de baja densidad (PEBD), 100.000 TMA

son de polietileno de alta densidad (PEAD), 210.000 TMA son de polietileno lineal de baja

densidad (PELBD) y PEAD) (véase figura 1)1.

Figura 1. Estructuras esquemáticas de las macromoléculas en los diferentes tipos de polietileno que se comercializan en el país: Polietileno de baja densidad (PEBD), Polietileno de alta densidad (PEAD) y polietileno lineal de baja densidad (PELBD).

En Venezuela se comercializan los cuatro siguientes polímeros Petroquímicos y sus derivados:

Polietileno (PE), Polipropileno (PP). Poliestireno (PS) y Poli (cloruro de vinilo) (PVC). Los dos

primeros (PE, PP) son semicristalinos, mientras que los dos últimos (PS, PVC) son amorfos. v El estado cristalino y el estado amorfo

El estado amorfo es un estado de desorden molecular donde las macromoléculas adoptan

conformaciones aleatorias que varían de un instante a otro. Toda la termodinámica y propiedades

estructurales observadas en este estado son las que se asocian a un líquido2. Las cadenas en este

tipo de polímeros permanecen en estado de ovillo porque no es capaz de cristalizar.

El término conformación se refiere a los diferentes arreglos espaciales alrededor de enlaces simples,

que pueden alterarse por una simple rotación alrededor de los mismos sin necesidad de romperlos2

(ver Figura 2). En una macromolécula existen 2 conformaciones extremas: el ovillo al azar y la

cadena extendida, ellas son las que darán lugar a los dos estados en que se podrán agregar las

cadenas: el estado cristalino o el estado amorfo.

v Polímeros semicristalinos (PE, PP)

El Polietileno es el mejor ejemplo de que si el polímero puede cristalizar predominará la cadena

extendida, pero empaquetada en el cristal (agregada). La Cristalinidad va a gobernar las

propiedades mecánicas, la resistencia al impacto, la permeabilidad y la resistencia química del

polímero2,3.

PEBD

PEAD

PELBD

Figura 2. Para mantener el ángulo tetraédrico en la cadena carbonada el tercer carbono se puede colocar en cualquier punto del cono ubicado a 109,5º descrito en (a). La cadena macromolecular se conformara (b) totalmente extendida o (c) con giros (“twist”)3.

El estado cristalino se caracteriza por tener un orden tridimensional sobre al menos una porción de

las cadenas (ver Figura 3 del polietileno de alta densidad). En el arreglo tridimensional las cadenas

se alinean paralelas unas respecto a otras y los sustituyentes entran regularmente. Pero en polímeros

vinílicos como el PP, la estéreoregularidad viene determinada por la Tacticidad.

El término Tacticidad se refiere a las configuraciones correspondientes a un orden de los átomos

que no puede ser variado, excepto si se rompen y se vuelven a generar los enlaces químicos que los

mantienen unidos a la cadena5. Las configuraciones que permiten que un polímero vinílico pueda

cristalizar son la isotáctica y la sindiotáctica (ver Figura 4), mientras que cuando el polímero se

sintetiza sin ningún orden en sus sustituyentes (la polimerización radical suele hacer este efecto), la

configuración se denomina atáctica .

(a) (b) (c)

Fig. 3. Conformación trans -trans que define el estado cristalino en el polietileno 4.

La tacticidad, en los polímeros no ocurre en un 100% de las cadenas, por lo que en polímeros como

el PP, es necesario caracterizar el % de isotacticidad, o índice de isotacticidad y la distribución de

secuencias isotácticas a lo largo de la cadena.

Análogamente, en el Polietileno lineal de baja densidad, hay que caracterizar el nivel de

ramificaciones y su distribución. Estos factores hacen que la característica principal de los

polímeros cristalinos la cual, los distingue de la mayoría de los sólidos cristalinos, es que son sólo

semi-cristalinos2 . El polietileno es un material cristalino como consecuencia de su regularidad

estructural y cristaliza en una celdilla ortorrómbica. Las regiones cristalinas presentan un tamaño

inferior a la longitud de la cadena. por lo que su textura corresponde a laminillas con cadenas

plegada, pero como consecuencia de efectos estructurales (ramificación), peso molecular, de la

historia térmica impuesta al sistema (condiciones de cristalización) o de orientación, la cristalinidad

total del polímero varia8 (Ver Figura 5).

Fig. 4. Configuraciones de cadena en poli(α -olefinas)5.

v Los Polietilenos

§ Historia

Después de su aparición en 1939, el polietileno se ha convertido en el polímero de mayor

producción a nivel mundial. Su utilización, por necesidades de la segunda guerra mundial, se dirigió

fundamentalmente al aislamiento de cables eléctricos y jugó un papel importante, por su resistencia

dieléctrica y bajo factor de pérdida, en el desarrollo de equipos de radar8.

Inicialmente se comercializó el PEBD, producido por Imperial Chemical Industries mediante un

proceso de altas presiones y temperaturas. En 1955 se introdujo en el mercado mundial el PEAD

como resultado de un sistema catalítico heterogéneo desarrollado apenas dos años antes por Karl

Ziegler y colaboradores, el cual tiene la habilidad de polimerizar etileno a bajas presiones y

temperaturas. La primera planta industrial de PEAD o baja presión fue desarrollada por Fawerke

Hoechst, en Alemania. Simultáneamente, Phillips Petroleum Co., en Estados Unidos, desarrollaba

un proceso industrial de polimerización de etileno para la producción de PEAD, altamente cristalino,

utilizando presiones medias (35 kg/cm2) y óxido de cromo soportado sobre aluminio/sílice como

catalizador. La primera planta industrial se montó en Pasadena (Tejas), en 1957.

Más recientemente se ha producido otro tipo de polietileno utilizando catalizadores Ziegler-Natta,

copolimerizando el etileno con alfa-olefinas, principalmente con 1-buteno o 1-hexeno: el PELBD.

§ Relación Estructura - Propiedades de los polietilenos

Las principales diferencias en la estructura de los polietilenos dependen del método de

polimerización empleado, ya que los obtenidos a alta presión, vía radical, presentan una estructura

ramificada, en tanto que los obtenidos a medias y bajas presiones (procesos Ziegler, Phillips, o

Standard oil) son casi completamente lineales8.

El PEAD tiene de 3 a 7 ramificaciones por cada 1.000 átomos de carbono , mientras que el PEBD

tiene un número notablemente mayor de ramificaciones por 1.000 C y éstas a su vez poseen otras

Fig. 5. Esquema del apilamiento de lamelas en un polietileno 4.

ramificaciones (ver esquema de la Figura 1). Como consecuencia de esta mayor linealidad la

densidad y la cristalinidad del PEAD es mayor. Los polietilenos de baja densidad o alta presión

presentan entre 20 y 30 grupos metílicos terminales por cada 1.000 átomos de carbono.

Por su parte, el PELBD tiene más ramificaciones que el Polietileno de Alta Densidad, pero cortas y

todas de la misma longitud. Las ramificaciones cortas en el PELBD provienen del comonómero

empleado, que produce ramificaciones, hasta 6 carbonos en el caso del 1-octeno, aunque pueden

emplearse alfa-olefinas de cadenas más largas y a su vez con ramificaciones.

En los polietilenos comerciales aparecen también insaturaciones que pueden ser de tres tipos:

a) insaturación vinílica terminal (grupo —CH = CH2);

b) insaturación en la cadena (grupo —CH = CH—) y que presenta isomeria cis-trans;

c) instauración vinílica lateral, con grupos vinílicos, pendientes de la cadena principal

Los polímeros obtenidos por alta presión contienen insaturación del tipo c) en un 80 por 100 del

total y 10 por 100 del tipo b).

Los polímeros Phillips presentan sólo insaturación del tipo a) y los obtenidos por el proceso Ziegler

son saturados en general El nivel de insaturación es muy pequeño y sólo corresponde a tres dobles

enlaces por cada 1.000 átomos de carbono8.

Las diferencias entre los diversos tipos de polietileno residen en las variaciones del grado de

ramificación de cadenas cortas y largas, en el peso molecular y en la distribución de los mismos y

en la densidad o grado de cristalinidad. En términos generales los polietilenos de baja densidad

tienen pesos moleculares promedio en número entre 10.000 y 40.000 g/mol y los de alta densidad

entre 5.000 y 1 5.000 g/mol. Los pesos moleculares promedio en peso suelen estar comprendidos

entre 50.000 y 300.000 g/mol.

La temperatura de fusión experimental del polietileno lineal depende de dos factores fundamentales:

en primer lugar, de las condiciones de cristalización, que dan lugar a entidades cristalinas de

distintos tamaños. y en segundo lugar, del peso molecular. Por otro lado, los polietilenos

ramificados presentan una fuerte depresión de la temperatura de fusión. La temperatura pico de

fusión de los PEAD corresponde a 138ºC, en tanto que en los de baja densidad es de 115ºC.

Las diferencias estructurales del polímero, como consecuencia de los procesos de polimerización ya

mencionados, dan lugar a propiedades que difieren sustancialmente. En los copolímeros con bajo

contenido del segundo monómero el objetivo es modificar las propiedades del PEAD para fines

especiales. En general tienden a disminuir la densidad y la temperatura de fusión del polímero, ya

que modifican la estructura lineal. La cristalinidad también varía fuertemente con el número de

estos grupos disminuyendo la rigidez, en tanto que aumentan la permeabilidad a los gases, la

resistencia al impacto y el alargamiento a la rotura

El polietileno presenta una gran inercia química y no es atacado por la mayoría de los ácidos y

álcalis. Es insoluble a temperatura ambiente, aunque se hincha en algunos disolventes orgánicos

dependiendo del grado de hinchamiento del disolvente, la cristalinidad y la temperatura. A

temperaturas próximas a la fusión se disuelve en benceno, xileno, tolueno, tricloroetileno,

tetracloruro de carbono, decalina, etcétera.

Los aditivos más importantes son los antioxidantes y absorbedores u. v., para evitar la degradación

oxidativa y la fotodegradación.

§ Polietilenos especiales

Además de los polietilenos convencionales anteriormente citados se han desarrollado polietilenos

especiales, entre los que cabe citar los de bajo peso molecular y los de ultra-alto peso molecular.

Entre los copolimeros con monómeros polares cabe citar, entre los más importantes industrialmente,

los copolímeros etileno/acrilato de etileno, etileno/acetato de vinilo (EVA) y los ionómeros

(esencialmente sales metálicas de copolímero etileno/ácido acrilico). Refiriéndonos a los dos

primeros, los grupos polares dan lugar a un efecto de plastificación sobre el polietileno,

disminuyendo la cristalinidad y aumentando la distancia entre las cadenas poliméricas. A medida

que la concentración de acetato de vinilo aumenta disminuye la densidad, hasta que a un 40 por 100

de este monómero el sistema no es cristalino. La mayor parte de los copolímeros comerciales

contienen alrededor del 30 por 100 del comonómero y son flexibles con módulos elásticos tres o

cuatro veces más pequeños que los del polietileno y presentan una mayor resistencia al impacto y

excelente comportamiento a bajas temperaturas.

§ Transformación y Aplicaciones del polietileno

Con el polietileno se pueden emplear todas las técnicas usadas con los materiales termoplásticos:

moldeo por extrusión, inyección, compresión, calandrado, soldadura, soplado, vacío, estirado,

estampado, etcétera.

Las condiciones de transformación dependen del tipo de polietileno utilizado y, en general, se

requieren más altas temperaturas para los de alta densidad. La obtención de película soplada permite

formar burbujas de hasta tres metros de diámetro. Los métodos que utilizan la soldadura en caliente

se han usado con éxito en el montaje de artículos de .película y láminas de polietileno. El

reblandecimiento brusco del polímero entre intervalos de temperatura relativamente estrechos

requiere que se tenga cuidado en la selección de la temperatura que se haya de emplear para unir y

del método usado.

La impresión y decoración requiere el tratamiento superficial, dada la inercia química del

políetileno. Se utilizan el tratamiento a la llama oxidante, la exposición a la descarga eléctrica y

sistemas químicos de oxidación.

Dadas las características y propiedades físicas de este polímero, así como la variedad de métodos de

trabajo por los que puede ser manufacturado, se comprende el numero ilimitado de aplicaciones que

tiene esta material en los más diversos campos de la industria, de la técnica y de la vida diaria.

Por sus propiedades eléctricas extremadamente buenas ocupa un lugar preferente en esta industria,

en forma de recubrimiento de cables eléctricos aislantes para altos voltajes como para transmisiones

submarinas y conductores de alta frecuencia. Por su facilidad de laminado y estirado se emplea en

hojas y películas soldables entre sí para recubrimientos, empaquetamientos y en la industria textil.

Por su impermeabilidad, insolubilidad y no toxicidad: en envases, tuberías, recipientes

anticorrosivos, equipos de laboratorio, protección de artículos alimenticios, de superficies metálicas,

etcétera.

En resumen, sus aplicaciones son tan extensas y variadas que su empleo abarca ramas tan amplias

como las de juguetería, menaje, vajillas y objetos domésticos, paneles, embalaje, impregnación de

telas, piezas para la industria, decoración y construcción; protección de plantaciones agrícolas,

como modificador del caucho sintético y natural, etc., cuya relación sería interminable.

Los copolímeros EVA se utilizan en aplicaciones en las que se necesita la flexibilidad, resiliencia,

claridad y tenacidad, así como buenas propiedades a baja temperatura. Un gran consumo

corresponde a envasado de productos alimenticios o médicos.

v El Polipropileno isotáctico (iPP)

§ Historia

En 1954 Natta, utilizando los catalizadores descritos por Ziegler un año antes, encontró que éstos

eran capaces de dar polímeros de alto peso molecular con el propileno y otras alfa-olefinas. La

posterior observación de que estas poli-alfa-olefinas eran estereorregulares y cristalizables dió una

nueva dimensión tanto a la ciencia como a las aplicaciones de los polímeros9.

Modificando las condiciones de polimerización es posible obtener tres tipos de polipropileno

isotáctico, sindiotáctico y atáctico (figura 4). Hay muchos catalizadores capaces de inducir la

polimerización estereospecifica del PP. Los catalizadores para la polimerización del PP pueden

dividirse en varias clases de acuerdo con un cierto número de características, en base a la

composición se pueden distinguir una clase de catalizadores monometálicos y otra de bimetálicos.

De acuerdo con un criterio físico es posible distinguir entre un catalizador heterogéneo y otro

homogéneo. Finalmente, se puede hacer una distinción atendiendo a la estéreoespecificidad que

inducen en el PP y de acuerdo con este criterio únicamente los catalizadores que dan Polipropileno

isotáctico tienen interés comercial.

§ Relación Estructura - Propiedades en el PP

Las propiedades del PP están controladas por los mismos factores que en el caso de polietileno, es

decir, el peso molecular, la distribución de pesos moleculares, la proporción de material cristalino,

el grado de orientación y además, en el caso de PP, por el tipo y grado de tacticidad. Pero

actualmente, el único que posee interés comercial es el isotáctico, por lo que la caracterización de la

tacticidad del polímero industrialmente es muy importante. Esta se realiza a través del denominado

«índice isotáctico», definido como el porcentaje en peso de polipropileno insoluble después de

extraerlo con n-heptano a ebullición. La mayoría de los PPs comerciales dan «índices de

isotacticidad» del 95-98 por 100 cuando se miden por este método. Pero este método no es una

medida muy precisa del verdadero contenido isotáctico del polímero, puesto que el polímero

atáctico de muy alto peso molecular es también insoluble en n-heptano. Por otro lado la solubilidad

en n -heptano no depende de la tacticidad, sino de la cristalinidad, si bien es cierto que aquélla

condiciona ésta, y son las partes cristalinas las que son insolubles en esas condiciones, luego el

polímero isotactico que no está cristalizado resultará extraído por el n-heptano a ebullición, por lo

que los resultados pierden precisión. La forma más precisa de medir la tacticidad se basa en el

desplazamiento químico que en RMN experimentan los protones del metilo de cada unidad

monomérica en función de que los grupos metilos de las unidades vecinas tengan igual o distinta

disposición espacial9.

Aunque el PP es muy similar al polietileno de alta densidad, el polipropileno difiere de este último

en un cierto número de aspectos, entre los que los más importantes son los siguientes:

a) Tiene menor densidad (0,90 g/cm3),

b) Mayor temperatura de reblandecimiento y, por tanto, una temperatura más alta de

utilización. Así, por ejemplo, artículos de PP pueden ser sometidos a temperaturas de 135ºC

durante períodos del orden de mil horas en condiciones húmedas o secas sin daño

apreciable.

c) El polipropileno no parece estar libre de problemas relacionados con el agrietamiento

debido a las tensiones creadas por las condiciones ambientales.

d) Tiene un punto de fragilidad (temperatura de transición vítrea) más alto.

e) Es más susceptible a la oxidación.

Al incrementarse la cristalinidad en el PP al igual que en el polietileno se incrementan su rigidez y

su tenacidad. Por esto un incremento en su índice isotactico del 80% al 95 % provoca un incremento

en la resistencia a la tracción en el límite de fluencia de alrededor del 30% o 40%, en la rigidez de

un 40%, en el alargamiento límite de un 50%, en la dureza de un 20% y en la temperatura de

reblandecimiento de un 25% por 100. De esta forma un incremento en el «índice isotáctico» del

80 % al 95% cambia las propiedades del PP de ser relativamente flexible a duro y rígido.

El polipropileno isotáctico como material policristalino tiene un orden estructural según se observe

a niveles moleculares, laminares o esferulíticos (ver Figura 6). El carácter de esta estructura variará

con las condiciones de fabricación. Las propiedades mecánicas de una muestra de PP dependerán de

su particular distribución estructural. La resistencia al impacto de los polipropilenos resulta

controlada por cierto número de factores. Esta disminuye a medida que crecen los índices de fluidez

e isotacticidad y asimismo resulta afectada por la velocidad a la que el polímero se enfríe desde el

estado fundido; por lo general la resistencia al impacto se incrementa a medida que crece la

velocidad de enfriamiento. Esto se debe a que un rápido enfriamiento provoca la creación de un

número muy grande de esferulitas pequeñas, mientras que un enfriamiento lento resulta en la

formación de esferulitas de mayor tamaño y esta estructura tiene inferiores propiedades de impacto.

Un filme de PP isotáctico es esferulítico, pero el tamaño de las esferulitas puede ser reducido, para

efectos de trasparencia y resistencia al impacto, añadiendo como aditivos agentes nucleantes,

llamados también “clarificantes”. El PP presenta una alta resistencia a la transmisión de gases y

vapores.

A temperaturas bajas, próximas a 0ºC, la resistencia al impacto del PP es muy mala, debido a que

próximo a esta temperatura se encuentra su temperatura de transición vítrea (o punto de fragilidad).

Este defecto en las propiedades de impacto resulta eliminado en los copolimeros del PP. A medida

que se eleva la temperatura sobre la ambiente la resistencia al impacto crece notablemente.

Los polímeros de bloque corresponden fundamentalmente a copolímeros con etileno y presentan

una menor temperatura de fragilidad que el polipropileno, excelente resistencia a la rotura por

tensión y buenas propiedades de flujo.

El PP difiere del polietileno en su reactividad química debido a la presencia de átomos de carbono

terciarios que en forma alternante se encuentran en el esqueleto de la cadena. De importancia

fundamental es la susceptibilidad del polímero a la oxidación a altas temperaturas, mientras que el

polietileno se entrecruza por oxidación, el PP se degrada para formar productos de bajo peso

molecular.

§ Transformación y Aplicaciones de los PP

El propileno en general puede procesarse por métodos similares a aquellos que se utilizan con los

polietilenos, particularmente con los de alta densidad. Las principales diferencias son el menor calor

especifico y la mayor sensibilidad a la velocidad de cizalla. La contracción en el moldeado es mayor

que el polietileno, pero menor que la del poliestireno.

La mayoría de las operaciones del procesado requieren temperaturas en el intervalo de 210-250ºC.

Debido a la tendencia del PP a oxidarse los tiempos de calentamiento deben de restringirse al

mínimo. Los homopolímeros y copolimeros de propileno cuentan con múltiples aplicaciones bien

definidas, debido a su buena apariencia, esterilizabilidad, alta resistencia a las roturas bajo tensión

en medios activos y buena resistencia térmica y eléctrica. Las secciones delgadas de piezas de PP

presentan la importante ventaja de resistir continuas y prolongadas flexiones, característica esta que

le ha abierto un gran número de posibilidades en la industria del automóvil (fundas y pedales de

acelerador fabricados de una pieza) y en la fabricación de cajas diversas.

Entre las piezas moldeadas más típicas se encuentran las siguientes: equipos esterilizables para

hospitales, equipajes, piezas de máquinas automáticas de lavar, cisternas de servicios, diversas

partes de automóviles y otros.

Otra de las salidas importantes para el PP lo constituye el sector de películas. A partir del PP se

obtienen una película transparente similar a la celulosa regenerada (celofán). Estas películas se

suministran en buen número de formas orientadas y laminadas, empleándose cuando se requieren

Fig.6. Arriba: Esquema del arreglo de las lamelas en las esferulitas, abajo: arreglo de las lamelas en las regiones cercanas al centro de la esferulita3.

propiedades tales como buena transparencia, alta resistencia al calor y a los agentes químicos y

buenas propiedades eléctricas.

La combinación de propiedades, tales como la baja densidad, alta tenacidad y buena resistencia a la

abrasión del PP han llevado a emplearlo en la fabricación de cordeles o cuerdas, cepillos, redes, etc.

Se observa también un incremento importante en la producción de fibras de PP para la fabricación

de tejidos diversos.

v Polímeros amorfos (PS, PVC)

El PS y el PVC comerciales son mayormente atácticos, debido a que sus voluminosos sustituyentes

(ver su estructura en Fig. 7) no alcanzan ningún orden durante la síntesis; por lo que están

impedidos para la cristalización, y adquirir una organización tridimensional molecular como la del

PE o la del PP no puede ocurrir. Lo que va a predominar es la conformación de ovillos estadísticos,

que posee el material cuando es un líquido viscoso a altas temperaturas (ver Figura 8), la cual será

esencialmente mantenida al enfriar el material. Por lo tanto el polímero tendrá una estructura final

desordenada a nivel molecular2, ya que las cadenas permanecen en estado de ovillo.

v El Poliestireno y sus derivados

§ Historia

El poliestireno (PS) como miembro más representativo de la familia de los plásticos derivados del

estireno ha experimentado a lo largo de los años una tasa de crecimiento anual de un 15%

aproximadamente, en los mercados de Europa Occidental, hasta la aparición de la primera crisis del

petróleo en 1974. A partir de entonces se han mantenido unas tasas de consumo medio constantes

hasta 1980 en que ha experimentado una tendencia ligeramente regresiva.

Por su gran versatilidad, las reacciones de polimerización del estireno han sido ampliamente

estudiadas desde que E. Simon sintetizara por primera vez en 1839 el PS creyendo que era un

producto de oxidación al que llamó óxido de estirol10.

Fig. 7. Estructura de la unidad repetitiva de las cadenas en el PS y PVC.

La polimerización radical del estireno se puede realizar por cualquiera de las técnicas conocidas

para las reacciones de polimerización por adición: masa, solución. suspensión o emulsión, aunque

comercialmente las más utilizadas son las tres primeras.

Su carácter frágil ha dado lugar a la preparaci6n de formulaciones en las que se introducen, bien

polímeros de carácter elastomérico (polibutadieno) con objeto de mejorar su resistencia al impacto

(poliestirenos antichoque o de alto impacto, PSAI) o bien combinaciones que mejoran su tenacidad

y a la vez modifican su rigidez (ABS).

La comercialización de estas formulaciones así como la de todo tipo de espumas de poliestireno, ha

dado lugar a que los materiales plásticos derivados el estireno hayan llegado a ocupar el tercer lugar

en la escala de producción/consumo de los materiales termoplásticos10.

§ Relación Estructura – Propiedades en el PS

La presencia de átomos de carbono terciarios en la cadena polimérica puede dar lugar a la aparición

de diferentes estereoisómeros dependiendo del mecanismo de polimerización y de las condiciones

de reacción. Si la reacción transcurre por un mecanismo radical la disposición estereoquímica de

unidades que sucesivamente se van incorporando a los radicales en crecimiento durante la etapa de

propagación, es fundamentalmente al azar. Esta es la razón por la que el poliestireno comercial es

predominantemente atáctico lineal.

Sin embargo, como en el caso del poli(metacrilato de metilo), recientes trabajos10 indican que el

número de segmentos con secuencias sindiotácticas es mayor que el número de segmentos con

secuencias atácticas, hecho que se presenta en la mayoría de los polímeros vinílicos obtenidos por

Fig. 8. Esquema de una macromolécula ovillada6.

vía radical. No obstante, los anillos aromáticos se van disponiendo en las diferentes cadenas

poliméricas lo suficientemente al azar como para impedir la cristalización.

Por su naturaleza química, el PS presenta buena resistencia al agua. Los alcoholes, ácidos, álcalis,

detergentes y cosméticos generalmente tienen poco efecto, incluso en presencia de cargas externas,

pero debe evitarse la exposición del material, a ácidos oxidantes fuertes, álcalis fuertes muy

concentrados en caliente y sobre todo a disolventes clorados (cloroformo, tetracloruro de carbono,

cloruro de metileno, etc.) y disolventes aromáticos.

Los valores descritos en la bibliografía 10 para la temperatura de transición vitrea (Tg) del

poliestireno oscilan en un intervalo de temperaturas entre 80 y 120°C.

Posiblemente las propiedades más interesantes del poliestireno atáctico sean su transparencia (con

una transmisión de luz aproximada del 90%) y su elevado índice de refracción (n20d = 1,592), por lo

que el PS presenta un excelente brillo; pero factores tales como la coloración y la opacidad

circunstanciales pueden mermar sus buenas características ópticas, así como el amarillamiento del

material con el tiempo, debido a reacciones de oxidación.

El poliestireno cristal es un material rígido y frágil que presenta módulos altos, muy poca

elongación a rotura y deficiente resistencia al impacto. Su resistencia a la tracción y el módulo

elástico descienden significativamente al aumentar la temperatura, mientras que la elongación a la

rotura lo hace de forma poco acusada hasta temperaturas de 70-80ºC donde experimenta un brusco

aumento.

§ Poliestireno Espumado o Expandido (conocido como anime o corcho sintético) 10

Las estructuras celulares combinan adecuadamente propiedades y economía de tal forma que han

abierto un amplio campo de aplicaciones a los materiales plásticos espumados. Por sus

características, el PS espumado constituye un 40-50% de la producción total de espumas rígidas.

Los diferentes tipos de poliestireno expandido se clasifican de acuerdo con su densidad y con el

procedimiento de obtención empleado. Los procedimientos para preparar materiales celulares están

basados en la adición al polímero de compuestos que por descomposición generan elementos

gaseosos capaces de provocar la expansión o de hidrocarburos de bajo punto de ebullición que

durante el proceso de transformación o por moldeado en caliente originan la expansión del material.

Sus características más sobresalientes son su baja dens idad y conductividad térmica, por lo que

constituye un excelente material para todo tipo de embalajes y aislantes térmicos.

Las láminas y paneles de poliestireno expandido, obtenidos por extrusión, presentan densidades

entre 80 y 320 kg./m.3, y su aplicación como aislantes térmicos en la construcción es cada día

mayor. Por sus propiedades, como por su costo, se utilizan como sustitutivos o complementos de la

madera en la fabricación de muebles. También la industria del automóvil se interesa cada día más

por este tipo de materiales.

§ Copolimeros de Estireno con resistencia térmica e impacto 10

Algunos copolímeros de estireno, preparados con una pequeña cantidad de determinados

comonómeros, presentan mejor resistencia térmica y al impacto que el propio PS. Estos

comonómeros pueden ser de dos tipos:

A. Aquellos que aumentan las fuerzas intermoleculares de atracción introduciendo grupos

polares, tales como acrilonitrilo (CH2 = CHCN).

B. Aquellos que dan rigidez a las cadenas macromoleculares y reducen la posibilidad de

rotación libre por medio de impedimento estérico de grupos voluminosos que se disponen

como sustituyentes de la cadena polimérica. Dentro de este grupo tenemos compuestos tales

como N-vinilcarbazol y N,N-difenilacnlamida.

De todos ellos uno de los más importantes es el copolímero de estireno-acrilonitrilo (SAN).

La copolimerización radical de estireno con acrilonitrilo (AN) es de tipo aceotrópico y sus

relaciones de reactividad son r1 (estireno) = 0,4 y r2 = 0,04. Durante la reacción los monómeros se

consumen con diferente velocidad, por lo que la composición inicial del copolímero difiere de la

composición de la mezcla monomérica, excepto para una composición de 76% de estireno y 24% de

acrilonitrilo, que corresponde a la intersección de la curva real de composición del copolímero con

la curva de composición correspondiente a la copolimerización ideal (totalmente al azar). Por ello es

ésa la única composición que da lugar a un material con distribución homogénea.

El AN empleado en proporciones adecuadas (20-30%) incrementa la resistencia al choque y

la rigidez del PS, así como mejora la resistencia a largo plazo, la resistencia a arañazos y a cambios

de temperatura. También mejora la resistencia química frente a medios no polares, tales como

hidrocarburos, aceites y compuestos aromáticos, pero por el contrario no se mejora la estabilidad al

calor. Los copolimeros SAN que se ofrecen en el mercado contienen generalmente entre un 25-35

por 100 de acrilonitrilo, mayores contenidos en acrilonitrilo provocan una capacidad de flujo

sensiblemente menor.

§ PS modificados con Caucho10

La modificación del PS con caucho tiene por objeto la mejora de su resistencia al impacto y, por lo

tanto, la disminución de su fragilidad. Se ha comprobado que la mezcla física de polímeros,

cualquiera que sea su proporción, no produce resultados tan satisfactorios como la modificación

química. Desde un punto de vista químico existen fundamentalmente dos vías de incorporación:

1. Copolimerización por vía iónica de Estireno con butadieno o isopreno para formar

compuestos poliméricas que se conocen con el nombre de «termoplásticos elastómeros» y se

caracterizan por su elevada resistencia a la tracción y alta resiliencia, así como elongación altamente

reversible y excelente resistencia a la abrasión.

Los termoplásticos elastómeros están formados por copolímeros de bloque ordenados con estructura

general tipo A-B-A, donde A corresponde a un bloque polimérico termoplástico, en este caso el

poliestireno, y B a un bloque elastomérico. tal como polibutadieno o poliisopreno; a los sistemas

formados por poliestireno-polibutadieno-poliestireno o poliestireno-polibutadieno se les conoce con

el nombre de SBS. Cuando el sistema está formado por poliestireno-poliisopreno-poliestireno se

conoce con el nombre de SIS.

En general estos sistemas son difásicos, en donde el caucho forma una fase continua elastomérica y

el poliestireno la fase discreta qué actúa como puntos de unión entre las diferentes cadenas

elastoméricas, lo que hace que estos sistemas, sin necesidad de vulcanización, tengan propiedades

similares a los cauchos tradicionales vulcanizados, pero fluyen como termoplásticos a temperaturas

superiores a la temperatura de transición vítrea del poliestireno. Cada macromolécula individual de

SBS o SIS tiene sus correspondientes bloques de poliestireno dentro de una fase discreta

predominantemente formada por poliestireno y el bloque de polibutadieno o poliisopreno en una

fase continua de caucho. A la temperatura de servicio, la fase discreta de poliestireno es rígida, de

naturaleza vítrea, actuando así como agentes de entrecruzamiento múltiple y como cargas. A

temperaturas elevadas, la fase de poliestireno se reblandece y el material puede fluir como un

termoplástico clásico, pero cuando de nuevo se enfría los segmentos de poliestireno recuperan su

rigidez restableciéndose la estructura inicial. Las propiedades de estos sistemas poliméricos

dependen fundamentalmente de la longitud de los bloques y de las fracciones en peso de

poliestireno y caucho. La gran ventaja de los termoplásticos elastómeros es la ausencia de

vulcanización, lo que permite la producción de una extensa gama de artículos con maquinaria de

procesado rápido. Estos polímeros pueden ser transparentes y se disuelven fácilmente en un buen

número de disolventes orgánicos10.

Otro grupo de copolímeros de butadieno-estireno con composiciones de 60% de estireno y 40% de

butadieno se utilizan extensamente en la preparación de emulsiones para pinturas al agua,

recubrimientos y aditivos para cemento y hormigones.

2. Polimerización radical de estireno en presencia de polibutadieno. Esta vía de incorporación tiene

una enorme importancia comercial, ya que con ella se obtienen los conocidísimos poliestirenos

antichoque o poliestirenos de alto impacto (PSAI o HIPS). Aunque existen grandes discusiones de

tipo mecanístico corn respecto a la reacción de incorporación, parece ser que durante la

polimerización, concomitantemente a la formación de poliestireno tiene lugar la formación de un

copolímero de injerto. La teoría más extendida sostiene que ya en la etapa de iniciación los radicales

procedentes de la descomposición del iniciador pueden incorporarse a una molécula de estireno o

bien abstraer un hidrógeno lábil de la cadena de polibutadieno según el esquema10:

I* + CH2-CH=CH-CH2 ---> IH + CH*-CH=CH-CH2

El radical así formado puede incorporar moléculas de estireno como si se tratara de una etapa de

propagación normal, quedando definitivamente injertada la cadena de poliestireno.

CH*-CH=CH-CH2 + Phe-CH=CH2 --- > CH-CH=CH-CH2

CH2-*CH-Phe

Los iniciadores peroxídicos (peróxido de benzoilo, peróxido de lauroilo, etc.) con mayor capacidad

para abstraer átomos de hidrógeno que los azo compuestos tienne mayor eficacia en la reacción de

injerto. Asimismo se ha demostrado que la reacción de injerto se produce fundamentalmente en los

primeros momentos de le polimerización.

También se puede formar el copolímero de injerto por transferencia de las cadenas radicálicas de

poliestireno en crecimiento al polibutadieno. En cualquier caso, durante la reacción tiene lugar la

formación de un sistema difásico heterogéneo como consecuencia de la incompatibilidad del

poliestireno con el polibutadieno, sistemas que han recibido el nombre de «emulsiones poliméricas»

en las que el copolímero de injerto se sitúa en la interfase actuando como agente estabilizante de la

emulsión.

La estructura de este tipo de emulsiones puede representarse esquemáticamente de la siguiente

forma10:

En las primeras etapas de la reacción el sistema está formado por una fase discreta de una solución

de poliestireno en estireno (fase B) y una fase continua de solución de polibutadieno en estireno

(fase A). El copolímero de injerto A-B al estar formado por bloques de ambos polímeros se sitúa en

la interfase estabilizando el sistema. A medida que progresa la reacción, la fracción de volumen de

la fase de poliestireno va aumentando hasta que llega a igualarse a la fracción de volumen de la fase

caucho-estireno, momento en el que se produce la llamada inversión de fases, por la que la solución

de poliestireno-estireno pasa a formar la fase continua (fase A) y la de caucho-estireno la fase

discreta (fase B). A partir de ese momento, y a medida que el estireno monómero se consume, va

disminuyendo el volumen de la fase discreta de poilbutadieno-estireno hasta que alcanza un valor

constante, lo que ocurre entre un 40-50% de conversión. En algunos casos, la difusión del estireno

de la fase estireno-caucho a la fase poliestireno-estireno no es total y entonces en el producto final

aparecen microfases de poliestireno dentro de la fase discreta de polibutadieno. La inversión de fase

es un proceso dinámico reversible que aparece a un porcentaje de conversión determinado para cada

composición del medio de reacción y que se favorece por la agitación; puede decirse que la

agitación en este caso actúa como un catalizador del proceso, pues en ausencia de ella o para

agitaciones muy pequeñas no se produce la inversión de fase o lo hace tan lentamente que no llega a

completarse, lo que conduce a la formación de productos altamente entrecruzados y, por lo tanto, de

difícil procesabilidad. En las últimas etapas de la polimerización (por encima de un 95% de

conversión) el caucho se entrecruza ligeramente, lo que aumenta su efectividad de refuerzo sin

alterar prácticamente su fluidez en estado fundido. Para que el material presente buena resistencia al

impacto en un amplio intervalo de temperaturas es necesario que la temperatura de transición vítrea

del caucho sea inferior a -50° C.

De acuerdo con el contenido en polibutadieno, los poliestirenos de impacto se clasifican en tres

categorías10: poliestirenos de medio impacto, que contienen hasta un 5% de caucho; poliestirenos de

alto impacto, con un contenido en caucho del 5-10%, y poliestirenos de super alto impacto, con un

10-15% de caucho.

Otro copolímero de gran interés es el denominado SBR, que se obtiene por polimerización radical

de estireno y butadieno y que comenzó a desarrollarse a raíz de la Segunda Guerra Mundial corno

sustitutivo del caucho natural. El SBR es un copolimero al azar, en virtud de su vía de obtención,

con propiedades similares al caucho, pero con pesos moleculares más pequeños, con lo que mejora

su procesabilidad.

§ Terpolimeros de Estireno10

El terpolímero derivado de estireno más importante es el ABS, formado por acrilonitrilo-butadieno-

estireno. Puede ser considerado como el material en masa de los materiales plásticos especiales.

Como el PSAI, las resinas de ABS son sistemas difásicos con una fase discreta de caucho insertada

en una matriz continua de carácter vítreo constituida por un copolimero de acrilonitrilo-estireno.

El método de preparación es similar al descrito para el poliestireno de impacto, pero se diferencia en

que posee un contenido en elastómero considerablemente mayor y por ello posee una tenacidad

superior al PSAI. La mayor tenacidad está ligada, y ello representa la segunda gran diferencia con el

poliestireno antichoque, al elevado contenido en acrilonitrilo de la fase continua que junto a una

mayor disgregación de partículas de caucho proporcionan una elevada rigidez. La combinación de

elevada rigidez y tenacidad hace del ABS un material netamente técnico. En los productos que han

llegado a alcanzar importancia técnica la fase rígida del ABS contiene entre un 15 y un 35% de

acrilonitrilo. Este elevado contenido de AN es decisivo para su resistencia química, buenas

propiedades superficiales y excelente estabilidad de formas. La fracción elastómera puede contener

desde un 5 a un 40% de polibutadieno según los diferentes tipos.

§ Aplicaciones de los PS y sus derivados

Los copolimeros SAN se utilizan preferentemente en el sector técnico, como son electrónica,

carcasas para tocadiscos y electrodomésticos, bobinas para cintas magnetofónicas, mirillas para

máquinas lavadoras, carcasas transparentes para acumuladores, entre otros.

El poliestireno antichoque o de impacto (PSAI) puede ser moldeado por cualquiera de las técnicas

utilizadas para el poliestireno cristal y por su reducido precio, transformación rápida, estabilidad de

formas y rigidez elevadas, así como buena calidad superficial, tiene una gran capacidad de

adaptación para innumerables aplicaciones entre las que destacan artículos domésticos, embalajes,

vasos y electrodomésticos. Gracias a una adecuada distribución y tamaño de fases se han logrado

obtener PSAI transparentes

El gran desarrollo en el uso y aplicaciones de los ABS a lo largo de sus ya más de 40 años de

historia es testimonio de su equilibrada combinación de propiedades10. En el sector técnico aparecen

como grandes consumidores la industria eléctrica y la del automóvil. Como ejemplos se puede

mencionar carcasas para aspiradores, radios, televisión, etc., elementos interiores para armarios,

frigoríficos, electrodomésticos, teléfonos.

La industria del automóvil emplea el ABS de forma creciente por su buena estabilidad de formas al

calor, su elevada resistencia en frío, excelentes propiedades mecánicas, incluso con cargas extremas,

y elevada resistencia a carburantes y aceites. Como ejemplos se pueden mencionar salpicaderos,

guanteras, reposaderos, recubrimientos para barras de dirección, instalaciones de calefacción y

ventilación. Otro consumidor de importancia es la industria de máquinas de oficina y máquinas de

coser, así como la industria del calzado y juguetería. El ABS también se ha impuesto en el sector de

los deportes. En este sentido destacan la construcción de embarcaciones de recreo, fabricación de

roulottes y en combinación con otros materiales la fabricación de esquíes.

v El Poli (cloruro de vinilo) y sus formulaciones (“compounds”)

Resulta un hecho paradójico muy interesante el que uno de los polímeros comerciales menos

estables sea al mismo tiempo uno de los materiales plásticos más importantes11. El policloruro de

vinilo (PVC) es un material con numerosas características de gran utilidad que le hacen ser uno de

los polímeros comerciales más notables. En Europa solamente hay más de 40 grandes productores

de PVC, cuya producción mundial supera los 11 millones de toneladas/año12, lo que representa

aproximadamente la cuarta parte de la producción mundial de materiales plásticos. A pesar de esta

realidad, su enorme aceptación es en cierto modo sorprendente, ya que el PVC es susceptible de

degradación bajo la acción de la luz y del calor.

Las condiciones de polimerización, ya sea en emulsión, suspensión o masa, influyen de forma

decisiva en factores tales como: el peso molecular, tamaño de partícula y distribución de tamaños y

la porosidad de la partícula, los cuales son determinantes de las propiedades tecnológicas del

polímero.

Respecto al peso molecular, los valores más elevados se consiguen con el procedimiento de

emulsión, y ello, por la propia naturaleza de la cinética de polimerización en emulsión, según la cual,

el grado de polimerización es proporcional al número de micelas. En el PVC, el grado de

polimerización es inferior al correspondiente según la teoría general, a causa de la abundancia de

reacciones de transferencia al monómero. Es bien conocido que el peso molecular del PVC está

controlado por la temperatura de polimerización a través del proceso de transferencia al monómero,

existiendo además una clara influencia de la temperatura sobre la tacticidad de l polímero.

Básicamente el PVC se utiliza como material rígido, plastificado o formando pastas. Las diferencias

esenciales entre estos tipos radican en la naturaleza y proporción de cada uno de los aditivos

(principalmente el plastificante) que integran la formulación. La enumeración de formulaciones

para cada tipo de policloruro de vinilo varía enormemente de unos fabricantes a otros, según el fin a

que se destine el material. La plastificación juega un papel preponderante en las diferentes

aplicaciones del polímero.

Los aditivos más comunes que forman parte de la formulación o “compound” de PVC son:

plastificante, estabilizante, «extender», lubricante, carga, pigmento y modificadores de impacto.

§ Relación Estructura-Propiedades en el PVC

El PVC rígido posee, buenas propiedades físicas, es resistente al fuego y se fabrica actualmente con

buenas garantías. Por otra parte, su ya buena resistencia al envejecimiento a la intemperie se está

mejorando día a día , en la actualidad, se garantiza una duración de estos materiales a la intemperie

superior a los veinte años.

Es de gran interés la relación entre el procedimiento de polimerización y las características de la

partícula (tamaño y porosidad). Mientras que en emulsión se obtienen partículas pequeñas, esféricas

y poco porosas, en suspensión y masa se consiguen diversos tipos de tamaño y porosidad. En

suspensión se realizan grandes esfuerzos para conseguir características de partícula adecuadas. Ello

se consigue mediante el tipo de agitación y de agente de suspensión. En el procedimiento en masa,

el tamaño de partícula se controla por la agitación en el primer reactor y la porosidad aumenta al

bajar la temperatura en los dos reactores y al disminuir la conversión (segundo reactor).

Precisamente el procedimiento en masa se caracteriza por la facilidad para controlar la porosidad de

las partículas de polímero.

En las numerosísimas referencias bibliográficas del PVC11,12 se han venido considerando como

factores determinantes del comportamiento de este polímero los llamados «cloros lábiles» que se

encuentran en las estructuras anómalas como las ramificaciones (con o sin átomo de cloro en

carbono terciario), los «cloros alílicos» (—CH=CH-CHCl-), diversos grupos químicos terminales

de cadena (enlaces dobles, restos de iniciador, etc.), uniones cabeza-cabeza entre otros.

Dada la variedad de formulaciones posibles en el PVC, es difícil establecer generalizaciones sobre

las propiedades de este material que puede variar de rígido a flexible. La temperatura de transición

vítrea (Tg) de los polímeros comerciales oscila entre 70 y 80°C, pero la Tg disminuye muy

sensiblemente por el efecto de la plastificación.

Las propiedades eléctricas del PVC dependen de la cantidad y tipo de plastificante, de los demás

aditivos de la formulación, así como del método de polimerización. Otro factor importante son los

residuos de aditivos utilizados en la polimerización. Como en suspensión los residuos son muy

escasos, los polímeros obtenidos por este método son muy empleados para aplicaciones eléctricas,

al igual que los obtenidos en masa. Por el contrario, los obtenidos en emulsión son mucho menos

favorables para este tipo de aplicaciones a causa de los residuos de emulsificante. Por lo que

respecta a las propiedades mecánicas, estas claramente dependen de la proporción y tipo de los

aditivos, en especial, de los plastificantes. El PVC es soluble a temperatura ambiente en disolventes

que contienen oxígeno, tales como el dioxano, tetrahidrofurano, ciclohexanona y nitrobenceno. Por

la misma razón es soluble en determinados disolventes clorados como el o-diclorobenceno,

dicloroetileno, etc.

No obstante, la resistencia del PVC a los agentes químicos es muy buena ya que soporta

perfectamente a los siguientes productos: ácidos como el sulfúrico, el sulfuroso y el clorhídrico, el

nítrico, el fosfórico, el acético, fórmico, oxálico y los ácidos grasos, la mayoría hasta 60°C. Es

resistente también al agua de mar, aguas residuales y agua oxigenada, a bases (sosa o potasa)

diluidas y concentradas al 40% hasta 60°C. Sales (diluidas y concentradas) de: Al. Co, Cu, K, Mg,

Na, NH4, Ni, Pb, Sn. Zn, a 40° C. Alcoholes metílico y etílico a todas las concentraciones y

aldehídos a 50°C 12.

El problema del policloruro de vinilo es su inestabilidad frente a las radiaciones y el calor. El

mecanismo de la degradación comprende una etapa de iniciación y otra de propagación. La primera

se debe a la inestabilidad de determinados átomos de cloro (cloros hábiles) que conduce a la

eliminación de una molécula de HCI y formación de un doble enlace. A partir de este momento

tiene lugar la etapa de propagación en la que se forman polienos de hasta unos 14 dobles enlaces.

Los mecanismos de degradación propuestos más recientemente12 apoyan cada vez más el

mecanismo basado en la influencia de las conformaciones isotáctica y atáctica. Siendo ésta la

característica y el problema esencial del PVC, cualquier procesamiento, que requiere calor, es

imposible de realizar sin la presencia de un estabilizante. Esta es la razón por la que el desarrollo del

PVC y su utilización han estado siempre estrechamente unidos a la puesta a punto de sistemas

estabilizantes apropiados. El único aspecto común a todos los estabilizantes hasta ahora utilizados s

su capacidad para reaccionar con el cloruro de hidrógeno eliminado. Actualmente se cree que la

verdadera acción estabilizante consiste en la desactivación de los puntos débiles (defectos de

cadena) susceptibles de producir la iniciación de la degradación. Un factor muy importante en la

estabilización del PVC es el grado de dispersión del estabilizante en el polímero. El grado de

dispersión está determinado por las propiedades físicas del estabilizante, su compatibilidad con el

PVC y con las condiciones de procesado, el esfuerzo mecánico desarrollado y la temperatura.

Numerosos compuestos son utilizados como estabilizantes, aunque los más importantes se pueden

clasificar en: compuestos organo-estánnicos, sales básicas de plomo y sales metálicas de ácidos

alifáticos y aromáticos.

La plastificación juega un papel preponderante en las diferentes aplicaciones del PVC. Las

características a tener en cuenta son: la compatibilidad con la resina, la no volatilidad, la no

migración y que sean difíciles de extraer con los líquidos que puedan estar en contacto con el

material. Los grupos de plastificantes más utilizados son: los ésteres de los ácidos ftálico, adípico,

sebácico y fosfórico. Las demandas de las crecientes aplicaciones del PVC exigen con frecuencia

plastificantes muy específicos y diversos.

En cuanto a las pastas, se obtienen cuando las cavidades entre las partículas de polímero se

llenan completamente de plastificante de forma que aquéllas estén suspendidas en éste. Se

pueden distinguir varios tipos de pastas básicas. Las más importantes son: plastisoles,

organosoles, plastisoles con cargas poliméricas (que comprenden los rigisoles), plastigeles

y pastas para obtener productos celulares. Las formulaciones para cada uno de ellos difieren en

el % de plasticante, cargas y lubricantes. La propiedad más importante de las pastas es la viscosidad,

que se puede controlar eligiendo el tipo y cantidad de polímero y de plastificante. Las propiedades

mecánicas de los objetos moldeados con pastas dependen también de la cantidad de plastif icante. En

general se obtienen productos de dureza, resistencia a la tracción y otras propiedades mecánicas,

inferiores a las que se obtienen con las otras variedades de PVC.

§ Aplicaciones del PVC y sus formulaciones

Las distintas variedades y formulaciones de PVC constituyen, sin duda, el conjunto de materiales

plásticos de mayor número de aplicaciones que van desde la construcción hasta los juguetes.

La buena resistencia al envejecimiento y a la intemperie hacen que el PVC rígido sea utilizado cada

día más en la construcción. La fabricación de persianas, molduras y paneles de revestimiento tanto

interior como en exteriores, paneles para techos, etc., consume cantidades crecientes de PVC rígido.

Se trata, por otra parte, de una de las aplicaciones de mayor porvenir. En las aplicaciones a la

intemperie se utilizan sólo colores claros (blanco o gris claro) evitando los colores oscuros para

minimizar el aumento de temperatura durante la exposición del material al sol. Otra aplicación del

PVC rígido en la construcción es la tubería y sus accesorios en todas sus modalidades. . La

utilización de tubos de PVC de hasta 60 cm. de diámetro es ya una práctica corriente sobre todo en

instalaciones industriales. Estas constituyen igualmente una importante salida del PVC rígido dada

su buena resistencia a los agentes químicos.

El PVC plastificado también aplicaciones en la construcción, sobre todo para laminados de

recubrimiento de suelos así como paneles para revestimiento de muros, tanto interiores como

exteriores. El PVC plastificado ha sido y continúa siendo muy utilizado como material aislante para

temperaturas comprendidas entre -30 y 105°C. Su utilización como recubrimiento de cables es

totalmente satisfactoria para corriente altema de baja frecuencia. Actualmente se utiliza el PVC para

la fabricación de cables destinados a la construcción, aparatos de radio y televisión y en los sistemas

eléctricos del automóvil. En el campo del embalaje, las posibilidades del PVC tanto plastificado

como rígido son enormemente variadas. A pesar de la presencia del Polietilen tereftalato (PET), las

botellas de PVC rígido ofrecen, a menor costo, transparencia y tienen buena resistencia a los aceites

A nivel nacional e internacional es importante en envases de alimentos cuidar el problema del

monómero residual, lo que está sucediendo a la hora actual

En cuanto a las variedades plastificadas es enorme la variedad de embalajes que se fabrican en la

actualidad, tanto para usos domésticos como industriales. Por ejemplo, la fabricación de sacos para

materiales como fertilizantes y productos industriales, que permiten su almacenamiento interior o

exterior. Los plastisoles se utilizan mucho como recubrimientos de tejidos, papel y objetos

metálicos (tapas). Igualmente determinadas variedades sirven para la fabricación de objetos de viaje,

bolsos de señora y calzado. Otra aplicación de determinadas pastas es el recubrimiento de papeles

para hacerles lavables (utilización en decoración).

CONCLUSIONES

Se han logrado presentar las principales propiedades fisico-químicas de los polímeros

petroquímicos que se producen en el país. Y la importancia de conocer la relación estructura-

morfología-propiedades para comercializar y mejorar las propiedades de estos polímeros.

Referencias Bibliográficas citadas en el texto:

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