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PET Propiedades como producto Transparencia y brillo Excelentes propiedades mecánicas. Barrera de los gases. Cristalizable. Reciclable. Liviano Otras propiedades Baja absorción de humedad que lo hacen muy adecuado para la fabricación de fibras. Alta rigidez y dureza. Gran indeformabilidad al calor. Muy buenas características eléctricas y dieléctricas. Alta resistencia a los agentes químicos y estabilidad a la intemperie. El PET puede ser reciclado dando lugar al material conocido como RPET Características del PET Biorientación Permite lograr propiedades mecánicas y de barrera con optimización de espesores. Cristalización Permite lograr resistencia térmica para utilizar bandejas termoformadas en hornos a elevadas temperaturas de cocción, permite cocción en microondas Esterilizable Por gamma y óxido de etileno. Alternativas ecológicas Retornabilidad Fibras Polioles para poliuretanos Incineración Resistencia química del PET Buena resistencia general en especial a: Grasas y aceites presentes en alimentos Soluciones diluidas de ácidos minerales Álcalis, sales, jabones, hidrocarburos alifáticos y alcoholes. Poca resistencia a: Solventes halogenados Aromáticos Cetonas de bajo peso molecular Reacción clásica esterificación + Para conformar un poliéster se parte de dos compuestos como el dimetil tereftalato DMT (o el ácido ftálico TPA) con el etilén glicol, obteniendo como producto el diéster correspondiente: Mecanismo de reacción La carga formal ‘+’ del carbonilo atrae al oxigeno con disponibilidad de electrones del diol dando como resultado luego de la resonancia, el metanol correspondiente al DMT ó H2O correspondiente al TPA. Mecanismo de reacción Del mismo modo ocurre en el otro extremo de la cadena formando el bis-(2-hidroxietil)tereftalato: Características de la reacción de polimerización Se trata de una policondensación que responde a: º,CTZ Mi N j T Pi j residuo Al aumentar θR aumenta el PM del producto Todas las moléculas del reactor comienzan la reacción al mismo tiempo La reacción se verifica a velocidad constante Mecanismo de reacción La reacción de policondensación tiene lugar entre cadenas del mismo origen en el mismo recinto: Mecanismo de reacción Mecanismo de reacción Y teniendo en cuenta que por dos moléculas de bis(2hidroxietil) tereftalato el residuo formado es una molécula de etilén glicol se generaliza el mecanismo obteniendo: Características de la reacción La policondensación debe llevarse a cabo bajo vacío de modo de no dificultar la reacción, teniendo en cuenta de la permanente liberación del glicol. A medida que aumenta el PM se produce un aumento de la viscosidad de la masa y se logra mayor resistencia mecánica pero mayores inconvenientes para la extracción de residuo. La calidad final de un polímero sintético depende en gran parte de la calidad de su monómero y dado que no es práctico purificar el monómero de tereftalato, la pureza química de su inmediato precursor es de gran importancia. Cinética de la policondensación Reacción no catalizada: d COOH k COOH OH Cz dt COOH OH C d COOH k COOH 2 OH dt dC C3 k dt Se puede determinar la extensión de la reacción p (probabilidad que la reacción se lleve a cabo hasta cierto momento) 2k t 1 C2 K C C0 1 p 2 k C02 t 1 1 p 2 K Al hacer distintas curvas para distintas Tº se puede determinar la lungitud de la cadena en función de Co y k calculando las pendientes correspondientes Cinética de la policondensación Reacción catalizada: d C 2 k C Cz dt dC k´C 2 dt dC C 2 k´C 0 t k´dt 1 K 1 p Realizando el análisis anterior se puede verificar que se reducen los tiempos así la pendiente de la recta se incrementa A partir de las ecuaciones anteriores es posible deducir expresiones de la distribución del peso molecular de las polimerizaciones en etapas para cualquier grado de polimerización. La misma relación puede obtenerse partiendo de consideraciones estadísticas. DPN Nº de grupos funcionales inicialesdel sistema N 0 C0 Nº de grupos funcionales que han reaccionado N C N 0 C0 1 Xn DPN N C 1 p Producción de PET La reacción de policondensación se facilita mediante catalizadores y elevadas temperaturas (arriba de 270°C). La eliminación del glicol etilénico es favorecida por el vacío que se aplica en la autoclave; el glicol recuperado se destila y vuelve al proceso de fabricación. Cuando la masa del polímero ha alcanzado la viscosidad deseada, registrada en un reómetro adecuado, se rompe el vacío introduciendo nitrógeno en la autoclave. En este punto se detiene la reacción. La masa fundida, por efecto de una suave presión ejercida por el nitrógeno, es obligada a pasar a través de una matriz y luego en una batea con agua se enfrían y consolidan. Los hilos que pasan por una cortadora, se reducen a gránulos. El gránulo así obtenido es brillante y transparente porque es amorfo, tiene baja viscosidad, o sea un bajo peso molecular, para volverlo apto para la producción de botellas se necesitan otros dos pasos. Cambio de estructura de los polímeros Consiste en el fenómeno físico con el cual las macromoléculas pasan de una estructura en la cual su disposición espacial es desordenada (estructura amorfa, transparente a la luz) a una estructura uniforme y más ordenada (estructura cristalina, opaca a la luz). De acuerdo a esto hay dos posibilidades: A. Sólido amorfo B. Sólido cristalino A. Si se funde el PET entre 250 y 280º C y se enfría rápidamente, se obtiene el sólido amorfo. Este tiene una Tg de 80º C y se empieza a reblandecer por encima de esta temperatura. B. Si se enfría lentamente el material fundido, se forman grandes cristales que generan una sustancia dura y opaca con un punto de fusión cristalino, Tm, de 265ºC. Para la utilización como materia prima de envases se lleva a cabo el proceso A (rápido enfriamiento) Para darle utilidad como fibra se calienta nuevamente el sólido amorfo por encima de su Tg (95-100º C) y luego se estira, se forman cristales laminares pequeños que se generan por esfuerzos y se obtiene una sustancia transparente. El material es ahora mucho más tenaz y más fuerte que las formas amorfa o la cristalina. TIPOS Polietilén tereftalato amorfo (APET): utilizado básicamente Polietilén tereftalato reciclado (RPET): es reutilizado para envases Material no estéril, postconsumo Postindustrial, es reprocesado Perdido, no se sabe de donde viene Polietilén tereftalato glicol (PETG):tiene una tendencia a Polietilén tereftalato cristalino (CPET):es mezclado con 3 % cristalizar sumamente reducida, por lo que se lo utiliza principalmente para blisters (mas estabilidad química) de LLDPE, disminuye M aumenta la resistencia al impacto, usado para recipientes de microondas. Polietilén naftaleno (PEN):le da mas rigidez a la molécula USOS Envases: Fabricados por inyección o soplado con biorientación, por extrusión o soplado: Láminas y películas: Fabricadas por extrusión plana o coextrusión por burbuja. Películas biorientadas: gaseosas, dentífricos, lociones, polvos y talcos, aguas y jugos, shampúes, vinos, aceites comestibles y medicinales, productos capilares, fármacos, industria de la alimentación y laboratorios de cosmética y farmacéuticos. cajas, blisters, pouches para envasado de alimentos, medicamentos, cosméticos. Otros: Piezas de inyección, fabricación de plásticos de ingeniería usados para casos de alta exigencia térmica, mecánica: Fabricación de carcazas de motores, envases resistentes a congelamiento y ulterior autoclavado, monofilamentos resistentes a temperatura en medio ácido.