Una poliolefina es un tipo de polímero con la fórmula general (CH2CHR ) n donde R es un grupo alquilo . Por lo general, se derivan de un pequeño conjunto de olefinas simples ( alquenos ). Los dominantes en un sentido comercial son el polietileno y el polipropileno . Las poliolefinas más especializadas incluyen poliisobutileno y polimetilpenteno . Todos son aceites o sólidos incoloros o blancos. Se conocen muchos copolímeros , como el polibuteno , que deriva de una mezcla de diferentes isómeros de buteno . El nombre de cada poliolefina indica la olefina de la que se prepara; por ejemplo, el polietileno se deriva del etileno y el polimetilpenteno se deriva del 4-metil-1-penteno . Las poliolefinas no son olefinas en sí mismas porque el doble enlace de cada monómero de olefina se abre para formar el polímero. Los monómeros que tienen más de un doble enlace, como el butadieno y el isopreno, producen polímeros que contienen dobles enlaces ( polibutadieno y poliisopreno ) y, por lo general, no se consideran poliolefinas. Las poliolefinas son la base de muchas industrias químicas. [1]
La mayoría de las poliolefinas se obtienen tratando el monómero con catalizadores que contienen metales. La reacción es altamente exotérmica.
Tradicionalmente, se utilizan catalizadores Ziegler-Natta . Estos catalizadores, que reciben su nombre de los premios Nobel Karl Ziegler y Giulio Natta , se preparan tratando cloruros de titanio con compuestos de organoaluminio , como el trietilaluminio . En algunos casos, el catalizador es insoluble y se utiliza en forma de suspensión. En el caso del polietileno, se utilizan a menudo catalizadores Phillips que contienen cromo . Los catalizadores Kaminsky son otra familia de catalizadores que se pueden modificar de forma sistemática para modificar la tacticidad del polímero, especialmente en el caso del polipropileno .
Las propiedades de las poliolefinas varían desde las de tipo líquido hasta las de sólidos rígidos, y están determinadas principalmente por su peso molecular y su grado de cristalinidad. Los grados de cristalinidad de las poliolefinas varían entre el 0 % (de tipo líquido) y el 60 % o más (plásticos rígidos). La cristalinidad está determinada principalmente por las longitudes de las secuencias cristalizables del polímero establecidas durante la polimerización . [2] Los ejemplos incluyen la adición de un pequeño porcentaje de comonómero como 1-hexeno o 1-octeno durante la polimerización de etileno , [3] o inserciones irregulares ocasionales (defectos "estéreo" o "regio") durante la polimerización de propileno isotáctico . [4] La capacidad del polímero para cristalizar en altos grados disminuye con el aumento del contenido de defectos.
Los grados bajos de cristalinidad (0-20%) se asocian con propiedades similares a las de los líquidos o elastómeros. Los grados intermedios de cristalinidad (20-50%) se asocian con termoplásticos dúctiles, y los grados de cristalinidad superiores al 50% se asocian con plásticos rígidos y, a veces, frágiles. [5]
Las superficies de poliolefina no se unen de manera efectiva mediante soldadura con solvente porque tienen una excelente resistencia química y no se ven afectadas por los solventes comunes. Inherentemente tienen energías superficiales muy bajas y no se humedecen bien (el proceso de cubrirse y llenarse con resina ). Se pueden unir adhesivamente después del tratamiento de la superficie y con algunos superpegamentos ( cianoacrilatos ) y pegamentos reactivos de (met) acrilato . [6] Son extremadamente inertes químicamente, pero exhiben una resistencia reducida a temperaturas más bajas y más altas. [7] Como resultado de esto, la soldadura térmica es una técnica de unión común.
Prácticamente todas las poliolefinas que tienen alguna importancia práctica o comercial son poli- alfa -olefinas (o poli-α-olefinas o polialfaolefinas, a veces abreviadas como PAO ), un polímero hecho mediante la polimerización de una alfa -olefina . Una alfa -olefina (o α-olefina) es un alqueno donde el doble enlace carbono-carbono comienza en el átomo de carbono α, es decir, el doble enlace está entre los carbonos #1 y #2 en la molécula . Las alfa-olefinas como el 1-hexeno se pueden usar como comonómeros para dar un polímero ramificado de alquilo (ver la estructura química a continuación), aunque el 1-deceno se usa más comúnmente para los aceites base de lubricantes. [8]
Muchas poli-alfa-olefinas tienen grupos ramificados de alquilo flexibles en cada dos carbonos de su cadena principal de polímero. Estos grupos alquilo, que pueden tomar numerosas formas , hacen que sea muy difícil que las moléculas de polímero se alineen una al lado de la otra de manera ordenada. Esto da como resultado una menor área de superficie de contacto entre las moléculas y disminuye las interacciones intermoleculares entre moléculas. [9] Por lo tanto, muchas poli-alfa-olefinas no cristalizan ni se solidifican fácilmente y pueden permanecer como líquidos aceitosos y viscosos incluso a temperaturas más bajas . [10] Las poli- alfa -olefinas de bajo peso molecular son útiles como lubricantes sintéticos , como aceites de motor sintéticos para vehículos, y se pueden usar en un amplio rango de temperaturas. [8] [10]
Incluso los polietilenos copolimerizados con una pequeña cantidad de alfa-olefinas (como 1-hexeno , 1-octeno o más largos) son más flexibles que el polietileno de alta densidad de cadena lineal simple, que no tiene ramificaciones. [7] Los grupos de ramificación de metilo en un polímero de polipropileno no son lo suficientemente largos para hacer que el polipropileno comercial típico sea más flexible que el polietileno.
Las poliolefinas se utilizan para componentes moldeados por soplado o moldeados por rotación , por ejemplo, juguetes, [13] para tubos termorretráctiles utilizados para proteger mecánica y eléctricamente las conexiones en la electrónica, [13] y para trajes de neopreno o ropa interior. [ cita requerida ]
Las láminas o espumas de poliolefina se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones de envasado, a veces en contacto directo con los alimentos. [14]
El elastómero de poliolefina POE se utiliza como ingrediente principal en la tecnología de espuma flexible moldeada, como en la fabricación de calzado con revestimiento propio (por ejemplo, zapatos Crocs ), cojines de asientos, apoyabrazos, almohadas de spa, etc. La polialfaolefina hidrogenada (PAO) se utiliza como refrigerante de radar . Head fabrica cuerdas de poliolefina para raquetas de tenis . La poliolefina también se utiliza en la industria farmacéutica y médica para la certificación de filtros HEPA : un aerosol de PAO pasa a través de los filtros y el aire que sale se mide con un detector de aerosoles. [15]
La elastolefina es una fibra que se utiliza en tejidos. [16] Better Shelter de IKEA utiliza paneles estructurales hechos de espuma de poliolefina, afirmando que "son resistentes y duraderos". [17] Los sistemas de tuberías para el transporte de agua, productos químicos o gases se producen comúnmente en polipropileno y, en mucha mayor medida, en polietileno. Los sistemas de tuberías de polietileno de alta densidad (HDPE, PE100, PE80) se están convirtiendo rápidamente en los sistemas de tuberías de distribución de agua potable, aguas residuales y gas natural más utilizados en el mundo.
La polialfaolefina, comúnmente denominada hidrocarburo sintético, se utiliza en varios tipos de compresores de aire y turbinas, incluidos compresores alternativos, centrífugos y de tornillo rotativo, en los que las altas presiones y temperaturas pueden ser un problema. Estos fluidos base son la variedad más utilizada de mezclas de aceites sintéticos, principalmente por su capacidad de mantener el rendimiento a pesar de las temperaturas extremas y su similitud con los fluidos base de aceite mineral (pero con un rendimiento mejorado en comparación con ellos). [18]
El polipropileno se utiliza comúnmente en parachoques de automóviles, molduras interiores y otros componentes [19] donde se agrega TiO₂ para mejorar la estabilidad UV del plástico, asegurando que las piezas no se degraden ni pierdan color cuando se exponen a la luz solar con el tiempo. [20] Las películas de polietileno se utilizan ampliamente en la agricultura para invernaderos , mantillo y envoltorios de ensilaje. [21]
A pesar de que la publicidad es más optimista que la práctica, el reciclaje real de poliolefinas ha sido insuficiente en las décadas transcurridas desde que se volvieron omnipresentes, debido a los desafíos económicos. [22] Los desechos de poliolefinas pueden convertirse potencialmente en muchos productos diferentes, incluidos polímeros puros, nafta, combustibles limpios o monómeros, [23] pero solo en la medida en que no se requieran procesos que generen pérdidas económicas, en la realidad del mundo empresarial. En la década de 2020, se han desarrollado catalizadores mejorados que pueden acercar el reciclaje comercial de poliolefinas a una economía circular de recuperación de los monómeros, más comparable a la situación actual con las botellas de poliéster PET . [22]
