Polibutileno - Polybutylene

Polibutileno
Polibuteno-1.svg
Nombres
Otros nombres
polibuteno-1, poli (1-buteno), PB-1
Identificadores
ChemSpider
Tarjeta de información ECHA 100.111.056 Edita esto en Wikidata
Propiedades
(C 4 H 8 ) n
Densidad 0,95 g / cm 3
Punto de fusion 135 ° C (275 ° F; 408 K)
Compuestos relacionados
Compuestos relacionados
 1-buteno (monómero)
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referencias de Infobox

El polibutileno ( polibuteno-1 , poli (1-buteno) , PB-1 ) es una poliolefina o polímero saturado con la fórmula química (CH 2 CH (Et)) n . No debe confundirse con el polibuteno , el PB-1 se utiliza principalmente en tuberías.

Producción

El polibutileno se produce mediante la polimerización de 1-buteno utilizando catalizadores Ziegler-Natta soportados .

Catalizadores

El PB-1 isotáctico se produce comercialmente utilizando dos tipos de catalizadores heterogéneos de Ziegler-Natta . El primer tipo de catalizador contiene dos componentes, un precatalizador sólido, la forma cristalina δ de TiCl 3 y una solución de un cocatalizador de organoaluminio, como Al (C 2 H 5 ) 3 . Se soporta el segundo tipo de precatalizador. El ingrediente activo del catalizador es TiCl 4 y el soporte es MgCl 2 microcristalino . Estos catalizadores también contienen modificadores especiales, compuestos orgánicos pertenecientes a las clases de ésteres o éteres. Los precatalizadores se activan mediante combinaciones de compuestos de organoaluminio y otros tipos de modificadores orgánicos u organometálicos. Las dos ventajas tecnológicas más importantes de los catalizadores soportados son la alta productividad y una alta fracción del polímero isotáctico cristalino que producen a 70–80 ° C en condiciones de polimerización estándar.

Caracteristicas

PB-1 es un polímero lineal, isotáctico y semicristalino de alto peso molecular . El PB-1 combina las características típicas de las poliolefinas convencionales con determinadas propiedades de los polímeros técnicos.

El PB-1, cuando se aplica como resina pura o reforzada , puede reemplazar materiales como metal, caucho y polímeros de ingeniería. También se utiliza sinérgicamente como un elemento de mezcla para modificar las características de otras poliolefinas como polipropileno y polietileno . Por sus propiedades específicas, se utiliza principalmente en tuberías a presión, envases flexibles, calentadores de agua, compuestos y adhesivos termofusibles.

Calentado hasta 190 ° C y más, el PB-1 se puede moldear por compresión, moldear por inyección, soplar en piezas huecas, extruir y soldar fácilmente. No tiende a agrietarse debido al estrés. Debido a su estructura cristalina y alto peso molecular, el PB-1 tiene buena resistencia a la presión hidrostática, mostrando una fluencia muy baja incluso a temperaturas elevadas. Es flexible, resiste bien los impactos y tiene una buena recuperación elástica.

El polibutileno isotáctico cristaliza en tres formas diferentes. La cristalización de la solución produce la forma III con un punto de fusión de 106,5 ° C. Refrigeración a partir de los resultados de fusión en la forma II, que tiene un punto de 124 ° C y la densidad de 0,89 g / cm de fusión 3 . A temperatura ambiente, se convierte espontáneamente en la forma I con un punto de fusión de 135 ° C y una densidad de 0,95 g / cm 3 .

PB-1 generalmente resiste productos químicos como detergentes, aceites, grasas, ácidos, bases, alcohol, cetonas, hidrocarburos alifáticos y soluciones polares calientes (incluida el agua). Presenta menor resistencia a los hidrocarburos aromáticos y clorados, así como a los ácidos oxidantes que otros polímeros como la polisulfona y la poliamida 6/6. Las características adicionales incluyen una excelente resistencia a la abrasión en húmedo, fácil fluidez del fundido (adelgazamiento por cizallamiento) y buena dispersión de los rellenos. Es compatible con cauchos de polipropileno , etileno propileno y elastómeros termoplásticos .

Algunas propiedades:

Áreas de aplicación

Sistemas de tubería

El uso principal de PB-1 es en sistemas de tuberías de presión flexibles para distribución de agua potable fría y caliente, redes de calefacción urbana preaisladas y sistemas de calefacción y refrigeración de superficie. ISO 15876 define los requisitos de rendimiento de los sistemas de tuberías de PB-1. Las características más llamativas son la soldabilidad, la resistencia a la temperatura, la flexibilidad y la alta resistencia a la presión hidrostática. El material puede clasificarse como PB 125 con una resistencia mínima requerida (MRS) de 12,5 MPa. Otras características incluyen baja transmisión de ruido, baja expansión térmica lineal, sin corrosión ni calcificación.

Los sistemas de tuberías de PB-1 ya no se venden en América del Norte (consulte " Demandas colectivas y eliminación del uso aprobado por el código de construcción ", a continuación). 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 ciertos mercados nacionales, por ejemplo, Kuwait, Reino Unido, Corea y España, los sistemas de tuberías de PB-1 tienen una posición sólida.

Envases de plastico

Varios grados de PB-1 están disponibles comercialmente para diversas aplicaciones y tecnologías de conversión (película soplada, película fundida, recubrimiento por extrusión). Hay dos campos de aplicación principales:

  • Envases pelables y fáciles de abrir en los que se utiliza PB-1 como componente de mezcla predominantemente en polietileno para adaptar la resistencia al pelado y la calidad del pelado, principalmente en envases de consumo alimentario y envases médicos.
  • Disminución de la temperatura de inicio del sellado (SIT) de películas a base de polipropileno para envases de alta velocidad Mezclando PB-1 en polipropileno, se pueden lograr temperaturas de termosellado tan bajas como 65 ° C, manteniendo una amplia ventana de sellado y buenas propiedades de película óptica.

Adhesivos termofusibles

PB-1 es compatible con una amplia gama de resinas adhesivas . Ofrece una alta fuerza cohesiva y adhesiva y ayuda a adaptar el "tiempo abierto" del adhesivo (hasta 30 minutos) debido a su cinética de cristalización lenta. Mejora la estabilidad térmica y la viscosidad del adhesivo.

Compuestos y masterbatches

PB-1 acepta cargas de relleno muy altas que superen el 70%. En combinación con su bajo punto de fusión, se puede emplear en compuestos retardadores de llama sin halógenos o como portador de masterbatch para pigmentos termosensibles. El PB-1 se dispersa fácilmente en otras poliolefinas y, a baja concentración, actúa como coadyuvante de procesamiento reduciendo el par y / o aumentando el rendimiento.

Otras aplicaciones

Otras aplicaciones incluyen calentadores de agua domésticos, aislamiento eléctrico, empaques de compresión, alambres y cables, suelas de zapatos y modificación de poliolefinas (unión térmica, mejora de la suavidad y flexibilidad de compuestos rígidos, aumento de la resistencia a la temperatura y compresión de compuestos blandos).

Longevidad ambiental

Los sistemas de fontanería y calefacción fabricados con PB-1 se han utilizado en Europa y Asia durante más de 30 años. Los primeros proyectos de referencia en sistemas de calefacción urbana y suelo radiante en Alemania y Austria de principios de la década de 1970 todavía están en funcionamiento.

Un ejemplo es la instalación de tuberías de PB-1 en el Proyecto Geotérmico de Viena (1974) donde se distribuye agua geotérmica agresiva a una temperatura de servicio de 54 ° C y una presión de 10 bar. Otros materiales de tubería en la misma instalación fallaron o se corroyeron y, mientras tanto, fueron reemplazados.

Las normas internacionales establecen requisitos mínimos de rendimiento para las tuberías fabricadas con PB-1 que se utilizan en aplicaciones de agua caliente. Los métodos de extrapolación estandarizados predicen vidas superiores a 50 años a 70 ° C y 10 bar.

Demandas colectivas y eliminación del uso aprobado por el código de construcción

La plomería de polibutileno se utilizó en varios millones de hogares construidos en los Estados Unidos entre 1978 y 1997. Los problemas con fugas y tuberías rotas llevaron a una demanda colectiva , Cox v. Shell Oil , que se resolvió por $ 1 mil millones. Las fugas se asociaron con la degradación del polibutileno expuesto al agua clorada.

Las tuberías de agua de polibutileno ya no son aceptadas por los códigos de construcción de los Estados Unidos y han sido objeto de demandas colectivas tanto en Canadá como en los EE. UU. El Código Nacional de Plomería de Canadá 1995 enumeró las tuberías de polibutileno como aceptables para su uso con la excepción de las tuberías de recirculación. La tubería se eliminó de la lista de uso aceptable en la edición de 2005 de la norma.

Existe evidencia que sugiere que la presencia de compuestos de cloro y cloramina en el agua municipal (a menudo agregados deliberadamente para retardar el crecimiento bacteriano) causará el deterioro de la estructura química interna de las tuberías de polibutileno y los accesorios de acetal asociados. La reacción con agua clorada parece acelerarse en gran medida por la tensión de tracción , y se observa con mayor frecuencia en materiales sometidos a tensiones mecánicas más elevadas, como en accesorios, curvas pronunciadas y torceduras. El blanqueamiento por estrés localizado del material generalmente acompaña y precede a la descomposición del polímero. En casos extremos, esta "corrosión" química activada por estrés puede provocar perforaciones y fugas en unos pocos años, pero también puede que no falle durante décadas. Los accesorios con un sello de compresión suave pueden proporcionar una vida útil adecuada.

Debido a que la reacción química del agua con la tubería ocurre dentro de la tubería, a menudo es difícil evaluar el grado de deterioro. El problema puede causar fugas lentas y rotura de tuberías sin ninguna indicación de advertencia previa. La única solución a largo plazo es reemplazar completamente las tuberías de polibutileno en todo el edificio.

Ver también

Referencias

Otras lecturas