Polipropileno para niños

Polipropileno
nomenclatura IUPAC	poli(1-metiletileno)
Sinónimos	Polipropanol
Fórmula química	-(CH3)-n
Monómero	Propileno (Propeno)
número CAS	9003-07-0 (atactico) 25085-53-4 (isotáctico) 26063-22-9 (sindiotáctico)
Densidad	Amorfo: 0,85 g/cm³ Semicristalino: 0,95 g/cm³
temperatura de fusión	173 °C
Temperatura de degradación	287 °C

El polipropileno (PP) es un tipo de plástico muy común. Es un polímero termoplástico, lo que significa que se puede calentar y moldear muchas veces sin que se dañe. Se fabrica a partir de una sustancia llamada propileno (o propeno) mediante un proceso llamado polimerización.

El polipropileno es parte de una familia de plásticos conocida como poliolefinas. Se usa en muchísimos productos, como envases de alimentos, telas, muebles, equipos de laboratorio, piezas de coches y películas transparentes. Es muy resistente a muchos productos químicos, como álcalis (sustancias básicas) y ácidos.

¿Cómo es la estructura del polipropileno?

El polipropileno es un polímero de "adición", lo que significa que sus moléculas se unen una tras otra para formar una cadena larga. Su estructura principal está hecha solo de átomos de carbono.

¿Qué es la tacticidad en el polipropileno?

Las moléculas de polipropileno tienen una cadena principal de átomos de carbono. De esta cadena cuelgan unos grupos pequeños llamados metilo (CH3-). La forma en que estos grupos metilo se organizan a lo largo de la cadena es lo que se llama "tacticidad".

• Cuando todos los grupos metilo están del mismo lado de la cadena, se llama "polipropileno isotáctico".
• Si los grupos metilo se alternan de un lado a otro, se llama "polipropileno sindiotáctico".
• Si no tienen un orden fijo, se llama "polipropileno atáctico".

Las propiedades del polipropileno cambian mucho según cómo estén organizados estos grupos.

Las siguientes imágenes muestran los diferentes tipos de polipropileno según su tacticidad. Los átomos de carbono se ven en rojo (grandes) y los de hidrógeno en azul (pequeños).

PP isotáctico.

PP atáctico.

PP sindiotáctico.

Tipos de polipropileno

Existen diferentes tipos de polipropileno, que se clasifican según cómo se producen y qué otros elementos se añaden.

Polipropileno homopolímero

Este tipo de polipropileno se obtiene al polimerizar solo propileno puro. Hay tres clases principales según su tacticidad:

• PP isotáctico: Sus grupos metilo están muy ordenados, lo que le da una estructura muy cristalina (entre 70% y 85%). Esto lo hace muy fuerte y resistente. Es el más usado para fabricar piezas moldeadas como tapas, juguetes y envases, o para hacer películas delgadas como las de rafia o envoltorios.
• PP atáctico: En este caso, los grupos metilo están desordenados. Este polímero es pegajoso, lo que lo hace útil como adhesivo, por ejemplo, en barras de pegamento caliente.
• PP sindiotáctico: Sus grupos metilo están alternados de forma regular. Es menos cristalino que el isotáctico, lo que lo hace más elástico, pero también menos resistente.

Polipropileno copolímero

Este tipo se crea añadiendo entre un 5% y un 30% de etileno durante la polimerización. Esto le da una mayor resistencia al impacto que el PP homopolímero. Hay dos tipos principales:

• Copolímero al azar (o random): Los monómeros de etileno y propileno se mezclan al mismo tiempo en el reactor. Esto crea cadenas de polímero donde ambos se alternan sin un patrón fijo.
• Copolímero en bloques: Primero se polimeriza el propileno en un reactor, y luego se añade etileno en otro reactor. Esto forma cadenas con secciones de polipropileno y secciones de polietileno. Estos copolímeros son muy resistentes a los golpes y se les conoce como PP impacto o PP choque.

Cuando se añade mucho etileno, el material se comporta como un elastómero (un material elástico como el caucho). A este se le llama caucho etileno-propileno (EPR). Si se añade un tercer componente, como el butadieno, se obtiene el EPDM, que también es un tipo de caucho.

Propiedades del polipropileno

El polipropileno isotáctico, el más común, es parecido al polietileno, pero tiene algunas diferencias importantes:

• Menor densidad: El PP es más ligero que el polietileno.
• Temperatura de ablandamiento más alta: Soporta temperaturas más elevadas antes de ablandarse.
• Gran resistencia a las grietas por tensión: Es menos propenso a agrietarse bajo presión.
• Mayor tendencia a oxidarse: Puede reaccionar con el oxígeno, pero esto se soluciona añadiendo antioxidantes.

El PP tiene un nivel de cristalinidad intermedio entre el polietileno de alta y baja densidad.

Propiedades mecánicas

El polipropileno es muy bueno para piezas que necesitan doblarse muchas veces sin romperse, como las bisagras.

Propiedades térmicas

A bajas temperaturas, el PP homopolímero se vuelve frágil (alrededor de 0 °C). Sin embargo, el PP copolímero mantiene su flexibilidad hasta los -40 °C.

Usos del polipropileno

El polipropileno ha crecido mucho en uso y se espera que siga siendo uno de los plásticos más importantes. En 2005, la Unión Europea produjo y usó millones de toneladas de PP, solo superado por el polietileno.

El PP se transforma de muchas maneras:

• Moldeo por inyección: Para hacer una gran variedad de piezas, desde juguetes hasta parachoques de coches.
• Moldeo por soplado: Para crear recipientes huecos como botellas o depósitos de combustible.
• Termoformado: Para hacer envases de alimentos que necesitan resistir altas temperaturas (como en el microondas) o bajas temperaturas (para congelados).
• Producción de fibras: Para hacer telas tejidas y no tejidas.
• Extrusión: Para fabricar perfiles, láminas y tubos.
• Impresión 3D: Recientemente, se usa en filamentos para impresoras 3D.
• Producción de película:
  • Película de polipropileno biorientado (BOPP): Muy usada en embalajes flexibles.
  • Película moldeada ("cast film").
  • Película soplada ("blown film"): Un mercado que está creciendo rápidamente.

Muchos tipos de PP son seguros para estar en contacto con alimentos. Algunos incluso se usan en aplicaciones médicas, como mallas quirúrgicas.

• Aplicaciones del polipropileno
• 

  Funda flexible de CD.

• 

  Tubo de microcentrífuga

• 

  Caja CD

¿Cómo se produce el polipropileno?

Existen varios métodos para producir polipropileno. Uno de los más usados es el proceso Spherizone de Basell.

Catalizadores en la producción

Un elemento clave en la producción es el catalizador, una sustancia que acelera la reacción. El tipo de catalizador influye mucho en la cantidad de polipropileno que se obtiene. Por ejemplo, un catalizador de Ziegler-Natta de tercera generación puede producir alrededor de 20.000 kg de polipropileno por cada kg de catalizador.

Se usan tres tipos principales de catalizadores:

• Óxidos metálicos
• Ziegler-Natta
• metalocenos

Tipos de reactores

Los procesos de producción también se diferencian por el tipo de reactor que usan:

• En masa: El reactor solo contiene propileno líquido, el catalizador y el polipropileno que se está formando. El proceso Spherizone es un ejemplo.
• En suspensión: Además del propileno y el catalizador, se añade un líquido inerte. Este método fue muy usado en el pasado, pero ahora se prefieren otros por ser más sencillos.
• En fase gas: El propileno se inyecta como gas para mantener el catalizador en suspensión. A medida que el polipropileno se forma, las partículas de catalizador cambian de densidad y salen del reactor. El proceso Unipol es un ejemplo de este tipo.

Control de la polimerización

En la mayoría de los procesos, se inyecta hidrógeno para controlar el tamaño de las moléculas de polipropileno que se producen.

Historia del polipropileno

Invención (1950–1957)

A principios de los años 50, muchos científicos buscaban formas de crear polímeros a partir de sustancias como el etileno y el propileno. Varios equipos lograron sintetizar polipropileno sólido casi al mismo tiempo:

• En 1951, J. Paul Hogan y Robert Banks de Phillips Petroleum produjeron una pequeña muestra, pero no era adecuada para la industria.
• El equipo de Bernhard Evering de Standard Oil también lo produjo desde 1950, pero los resultados no fueron los esperados.
• El equipo del alemán Karl Ziegler había creado polietileno de alta densidad en 1953. A finales de ese año, obtuvieron polipropileno sin darse cuenta. En 1957, la empresa Hércules, con licencia de Ziegler, comenzó a producir PP en Norteamérica.
• El italiano Giulio Natta, en 1954, obtuvo polipropileno isotáctico usando los catalizadores de Ziegler. Él fue el primero en entender la estructura del PP y por qué era tan cristalino. En 1957, la empresa italiana Montecatini empezó a vender PP.
• W.N. Baxter de DuPont también obtuvo PP en 1954, pero en cantidades muy pequeñas y sin encontrarle utilidad.

Desarrollo (1957–1983)

Al principio, el uso del PP no se extendió mucho. Por un lado, Montecatini tuvo muchos problemas legales con otras empresas por la propiedad intelectual, lo que frenó el desarrollo. Además, Natta había usado los catalizadores de Ziegler sin permiso. A pesar de esto, ambos científicos compartieron el Premio Nobel de Química en 1963.

Por otro lado, el PP tenía desventajas frente al polietileno: era menos resistente al calor y a la luz, y se volvía frágil con el frío. Estos problemas se solucionaron añadiendo antioxidantes y pequeñas cantidades de otros monómeros, como el etileno.

Crecimiento (1983–actualidad)

En 1988, el mundo consumía 10 millones de toneladas de polipropileno al año. El crecimiento de la producción de PP ha estado acompañado de fusiones entre las principales empresas productoras. Un ejemplo es la formación de Basell.

En 1983, Hercules y Montedison unieron su producción de PP en una empresa llamada Himont, que se convirtió en el mayor productor mundial. Con el tiempo, Himont se fusionó con el negocio de polipropileno de Shell, formando Montell. Más tarde, otras empresas como BASF y Hoechst también unieron sus fuerzas, creando finalmente Basell en 1999. Basell se convirtió en el productor de polipropileno más grande del mundo.

Hoy en día, la preocupación por el medio ambiente ha llevado a repensar el uso del polipropileno en productos de un solo uso. Por ejemplo, en la industria alimentaria, se promueve el uso de utensilios reutilizables, como vasos personalizados.

Véase también

En inglés: Polypropylene Facts for Kids