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trabajo de introducción a los materiales
Tipo: Ejercicios
1 / 18
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Asignatura:
Ingeniería de materiales
Título del trabajo:
Estudio y análisis crítico sobre el polipropileno
Presenta:
Brayan Camilo Montaño Nieto -
Juan Camilo Martínez Orozco-
Docente:
Izabela Drobosz-Gomez
en la cocina, es un material muy habitual en recipientes para comida y envases alimentarios,
como botellas, fiambreras, biberones, etc. por su alta resistencia a la fatiga.
las fibras de polipropileno mezclada con diversos colorantes se utilizan en la fabricación de
textiles y cuerdas, por ejemplo, es muy utilizado en la fabricación de alfombras y tapetes las
cuerdas de polipropileno son tan resistentes como las de poliestireno, pero más baratas.
en la industria automotriz es un material muy habitual, por ejemplo, en cajas de baterías o en
parachoques , también es utilizado como aislante , el polipropileno se elige como alternativa
al PVC para aislar cableado, sobre todo en ambientes de baja ventilación el emitir menos
gases tóxicos, al resistir temperaturas de esterilización utilizada en los autoclaves, el
polipropileno es utilizado en equipamiento médico y de laboratorio , en su forma cristalina
más pura , el propileno se utiliza en la industria de los semiconductores ,también se utiliza
para fabricar bombas y tuberías , incluyendo las destinadas a canalizar agua potable
Grupo de materiales al que pertenece
pertenece al grupo de los polímeros que se define como macromoléculas que se obtiene por la
unión de una o más moléculas pequeñas repetidas a lo largo de una cadena, la unidad que se
repite en el polímero es monómero, los polímeros pueden ser inorgánicos, pero la mayoría de
los polímeros de interés industrial son compuestos orgánicos formados por hidrocarburos
asociados a diferentes elementos, es decir moléculas formadas por cadenas de átomos de
carbono a los que se unen otros elementos
el polipropileno (PP) está dividido en tres calificaciones limitantes de estereoespecificidad
polipropileno isostático (iPP) : todos los grupos metilos tienen una misma configuración con
respecto a la cadena principal del polímero
polipropileno sindiotáctico(sPP) : los grupos metilos tienen una configuración alterna
polipropileno atáctico (aPP): tiene configuración aleatoria
existen dos tipos principales de polipropileno disponibles que son homopolímeros y
copolímeros, los copolímeros se dividen además en copolímeros random y copolímeros de
impacto, cada categoría se adapta mejor a ciertas aplicaciones y el polipropileno
homopolímero es el estado predeterminado del polipropileno y en un grado de uso general
Tipo de enlace:
el polipropileno (C3H6) n presenta un doble enlace y es el segundo miembro más simple de
la clase alquenica de hidrocarburos, por su composición química es un polímero vinílico
(cadena principal formada exclusivamente por átomos de carbono) y en particular una
poliolefina.
La molécula del PP se compone de una cadena principal de átomos de carbonos enlazados
entre sí, de la cual cuelgan grupos metilos (CH3-) a uno u otro lado de la cadena. cuando
todos los grupos metilos están del mismo lado se habla de polipropileno iPP, cuando están
alternados a uno u otro lado, de la cadena principal se habla de sPP; y cuando no tienen un
orden aparente es aPP
Propiedades del material:
El polipropileno tiene propiedades mecánicas, térmicas, ópticas y eléctricas. y por esto está
clasificado en la categoría de termoplásticos el polipropileno comparte muchas características
con el polietileno, el polipropileno tiene un grupo metilo más que el etileno, y este carbono
extra-mejora en general la propiedades mecánicas y térmicas del polipropileno.
es uno de los plásticos con menos densidad, entre 0.895 y 0.92 g/cm3 esto lo hace un material
muy ligero , las formas isostáticas tienen mayor cristalinidad y mayor resistencia magnética ,
tiene alta resistencia mecánica, es excelente aislante eléctrico , el polipropileno no se daña
con el agua por su bajísima absorción de humedad, su punto de fusión está en torno a los
160°C , lo que hace que se pueda utilizar en aplicaciones de alta temperatura en las que no se
pueden utilizar otros polímeros , el polipropileno es altamente resistente a la corrosión tanto
por agentes ácidos como por agentes alcalinos , también es muy resistente a la acción de
detergentes y sustancias electrolíticas
tipo de estructura cristalina y densidad
en el caso particular del polipropileno isostático que es la estructura más común del
polipropileno, existen cuatro conformaciones especiales posibles, que dan lugar a cuatro fases
cristalinas diferentes. El que se produzca una fase u otra depende de varios factores como,
pueden ser las condiciones de transformación (presión, temperatura, velocidad de
enfriamiento)
según la disposición tridimensional de estos posibles sustituyentes se pueden encontrar tres
posibles. Ipp, Spp, App. Si se extiende una cadena de polipropileno poniendo los carbonos
que configuran el esqueleto en un plano. De estas tres configuraciones, solo las que son
regulares (Spp,Ipp) son capaces de cristalizar esto se debe por el ordenamiento de sus átomos
monoclínica(𝛼-PP)-PP)
es la forma más común del PP cristalino, en condiciones normales desde el fundido o
disolución. Las dimensiones de la celda unitaria monoclínica son: a=0.666 nm, b=2.078 nm y
c=0.6495 nm, con ángulos α = γ =90° y β =99.6° con los siguientes datos podemos hallar la
densidad volumétrica
d =
para encontrar el valor de la celda monoclínica usamos la siguiente fórmula
v = abc sinββ
v =(0.666 nβm )(2.078 nβm )(0.6495 nβm )sin (99.6)
v =0.8862 nβ m
3
v =6.9597∗ 10
− 22
c m
3
ahora hallamos la masa de la celda
Mcelda =
Mcelda =
( 3 c ∗ 12 g / mol )+( 6 h ∗ 1 g / mol )∗ 9
23
mol
Mcelda =6.2759∗ 1 0
− 22
g
ahora hallamos la densidad
d =
− 22
g
− 22
c m
3
d =0.9028 g / c m
3
espectro de difracción de rayos x del 𝛼-PP)-PP indicando los planos de difracción
correspondientes a cada pico así como los valores de 2 θ esta estructura cristalina se organiza
en micro estructura de espesores comprendidos entre los 50 y 200 Å
triclínica( γ -PP)
es la forma menos común en la que se encuentra el PP cristalizado. Y aunque en un principio
se consideraba que la forma γ -PP presenta una celda triclínica de dimensiones similares ala
forma α -PP estudios posteriores asignaron una estructura cristalina en disposición
ortorrómbica. La similitud de la celda cristalina con la de
α -PP hace que esta fase ejerza
como agente nucleante del
α -PP, por lo que es muy difícil obtener una forma aislada de
muestras de γ -PP, los valores de densidad estimados son similares a los de α -PP
y esta fase se transforma en α -PP por calentamiento, habitualmente esta forma no se obtiene
bajo las condiciones normales del procesado, ya que son necesarios bajos pesos moleculares
y presiones elevadas (superiores a 200Mpa) asumimos los mismos valores de α -PP para
calcular su densidad
d =
para encontrar el valor de la celda monoclínica usamos la siguiente fórmula
v = abc
1 − co s
2
α − co s
2
β − co s
2
γ + 2 cosαcosβcosγ
1 − co s
2
90 − co s
2
99.6− co s
2
90 + 2 cos 90 ∗cos99.6∗cos 90
v =0.8862 nβ m
3
v =6.9597∗ 10
− 22
c m
3
ahora hallamos la masa de la celda
Mcelda =
Mcelda =( 3 c ∗ 12 g / mol )+
( 6 h ∗ 1 g / mol )∗¿
23
mol
Mcelda =6.2759∗ 1 0
− 22
g
ahora hallamos la densidad
d =
− 22
g
− 22
c m
3
d =0.901 g / c m
3
el espectro de difracción de rayos x del γ -PP indicando los planos de difracción
correspondientes a cada pico
3- Distribución: se realiza la distribución del material producido
4- Utilización: el material puede tomar miles de formas y transformarse en elementos
que ya conocemos como juguetes, vasos, autos, etc.
5- Deposición: ya utilizamos el producto y lo desechamos
Entre los métodos mas utilizados para el reciclaje del polipropileno es la extrusión y la
inyección, reciclaje mecánico, y es importante destacar que los materiales plásticos no se
pueden someter a un reciclaje de forma ilimitada, ya que la granza que se va obteniendo va
siendo de menor calidad. Cuando la materia esta ya muy deteriorada se optar por la
valoración energética. Los usos que se le dan al polipropileno una vez reciclado son muy
variados como, por ejemplo:
El polipropileno es un plástico reciclable y se puede identificar con el numero 5 como
Código de identificación de resinas junto con las siglas PP
El sistema de numeración no implica que todos estos polímeros sean reciclados en la
mayoría de las comunidades, el PETE y el HDPE se aceptan para el reciclaje. En algunos
casos, el LDPE se recicla, pero pocas compañías comerciales encuentran económico el
reciclaje d otros polímeros. Los termoestables no son reciclables
Tabla de ficha técnica del polipropileno reciclado
Método de procesado
el PP es transformado mediante muchos procesos diferentes, los más utilizados son :
Moldeo por inyección
Es un proceso semicontinuo que consiste en inyectar un polímero, cerámico o un metal en
estado fundido en un molde cerrado a presión y frio, a través de un orifico pequeño llamado
compuerta, en ese molde el material se solidifica, comenzando a cristalizar en polímeros
Antioquia Itagüí Inyecplastc Mecanizados S A S
Medellín Productos Coplast S A S
Valle Cali Colpolimeros S A S
Yumbo Inversiones Trade Y Business S A S
Norte de Santander Cúcuta Inversiones Coimex S A S
Los patios Inversiones Plasticos Global Service S A S
Atlántico Barranquilla Industrias Plasticas Tayrona Ipt E U
Soledad Plasticos Duncan S A S
Santander Bucaramanga Plassan S A S
Floridablanca Ekoplastic S A S
Bolívar Cartagena Sun Polymer S A S
Plasticos Y Empaques Cartagena Ltda
Risaralda Pereira Colflex S A S
Dosquebradas Plasticos Macol S A S
Caldas Manizales Colplas S A S Colombiana De Plasticos S A S
Villamaría Inexco De Colombia Sas
Corrosión, oxidación y desgaste
A pesar de sus múltiples propiedades, el polipropileno, como se han dado cuenta tiene
grandes limitaciones: se funde o descomponen a temperaturas superiores a 200°C se
disuelven o se hincha en los fluidos orgánicos calientes. El polipropileno puede mostrar una
resistencia notable a muchas formas de corrosión; sin embargo, también se degradan en
servicio y en ciertas condiciones experimentan deterioro; la capacidad de servicio de el
polipropileno se ve reducida a menudo por el hinchamiento y el agrietamiento que ocurre en
presencia de líquidos orgánicos. Además, el polipropileno también es atacado, por la
oxidación, el ozono, la radiación ultravioleta y la humedad.
La degradación del polipropileno se refiere al cambio en las propiedades físicas causadas
por las reacciones que inciden en los enlaces. De acuerdo con el modo de iniciación, puede
ser degradación térmica, mecánica, química, fotoquímica, química radiante y biológica
Controles para el material
los métodos de control del polipropileno son catalizador, reactores y control de la
polimerización, el elemento clave en el proceso de control para el polipropileno es el
catalizador utilizado. Se pueden utilizar tres tipos de catalizadores, el primer tipo de
catalizador es oxido metálico el segundo es un tipo llamado ziegler-natta y por último
metalocenos. los diferentes procesos también se diferencian por el tipo de reactor utilizado.
Actualmente se utilizan tres tipos de reactores: que son en masa, en suspensión y en fase
de gas. En el control de la polimerización la mayoría de los procesos inyectan hidrogeno
para limitar el peso molecular producido, ya que actúa como agente de transferencia de
cadena
Precios del mercado nacional e internacional
A nivel europeo la situación del polipropileno es la siguiente:
Si se observa el grafico se puede ver el crecimiento de la producción, ventas y mercado de
polipropileno en Europa, sobre todo del año 2001 al 2002, debido a un aumento del
mercado conlleva a un aumento de la producción y a su vez el mercado aumenta por que
aumentan las ventas es decir relación oferta y demanda
En la siguiente tabla se observan los precios del polipropileno internacional
Se concluye que el polipropileno es uno de los materiales mas usados en la industria ya que
perteneces a los polímeros que son materiales de baja densidad y esto los hace
económicos, por sus propiedades también son bastante útiles en la industria ya que son
muy resistentes, aislantes, ligeros entre otras propiedades
Se observo que el polipropileno es un material monocristalino y que su densidad es
inversamente a la temperatura, es decir disminuye con el incremento de temperatura
pasando de 0,901 g/cm^3 a temperatura ambiente a 0,732 g/cm^3 a 230°
El polipropileno reciclado presenta muy buenas propiedades químicas evaluadas a partir del
proceso de reciclaje mecánico, como absorción del agua; baja absorción de humedad;
superficial, etc.
