Hypalon

Hypalon es un caucho sintético de polietileno clorosulfonado (CSPE ) conocido por su resistencia a productos químicos, temperaturas extremas y luz ultravioleta . Fue un producto de DuPont Performance Elastomers, una subsidiaria de DuPont . ^[¹^] El Hypalon, tal como se conoce hoy en la industria náutica, es una versión comercializada del antiguo Hypalon que utiliza una capa adicional de neopreno (cr), por lo que la nueva formulación química es csm/cr. ^[²^]

Estructura química

El polietileno se trata con una mezcla de cloro y dióxido de azufre bajo radiación UV. El producto contiene entre un 20 % y un 40 % de cloro. El polímero también contiene un pequeño porcentaje de grupos clorosulfonilo (ClSO₂⁻ ₎ . Estos grupos reactivos permiten la vulcanización , lo que afecta significativamente la durabilidad física de los productos. Se estima que en 1991 se produjeron 110 000 toneladas al año. ^{[ 1 ]}

Síntesis

Normalmente, se utiliza polietileno de baja densidad ( LDPE ) o polietileno de alta densidad ( HDPE ) como materia prima. El polímero se trata con gas cloro ( Cl₂ ) ydióxido de azufre(SO₂)₂ ), o alternativamente concloruro de sulfurilo(SO₂ Cl₂ ), en presencia de un iniciador radical.^{[ 3 ]}

La reacción sigue un mecanismo de sustitución por radicales libres . Los átomos de cloro reemplazan al hidrógeno a lo largo de la cadena, interrumpiendo la cristalinidad del polietileno y proporcionando propiedades elastoméricas. Simultáneamente, los grupos cloruro de sulfonilo ( -SO_{Se introducen 2} Cl), que sirven como sitios reactivos para la reticulación.^{[ 4 ]}

La reacción general se puede representar como:

$(-[CH_{2}-CH_{2}]_{n}-)+SO_{2}+Cl_{2}\xrightarrow {\text{iniciador}} (-[CH_{2}-CH(Cl)]_{x}-[CH_{2}-CH(SO_{2}Cl)]_{y}-)+HCl$

Los grados comerciales suelen contener entre un 20 y un 45 % de cloro y entre un 1 y un 2 % de azufre en peso. ^{[ 5 ]}

Reticulación (Curado)

A diferencia del caucho natural , que normalmente se vulcaniza con azufre, el CSM se cura con óxidos metálicos. Los grupos cloruro de sulfonilo reaccionan con el óxido metálico —generalmente óxido de magnesio (MgO), óxido de plomo(II) (PbO) u óxido de zinc (ZnO)— en presencia de aceleradores y ácidos grasos para formar enlaces cruzados estables. ^{[ 6 ]}

El mecanismo de reticulación forma un puente de sulfonato metálico:

$2{\text{ R-SO}}_{2}Cl+{\text{MgO}}+{\text{H}}_{2}{\text{O}}\rightarrow {\text{R-SO}}_{2}{\text{-O-Mg-O-SO}}_{2}{\text{-R}}+{\text{MgCl}}_{2}$

Discontinuación

El 7 de mayo de 2009, DuPont Performance Elastomers anunció su intención de cerrar su planta de fabricación en Beaumont, Texas , antes del 30 de junio de 2009. Esta era la única planta de DPE dedicada a la producción de materiales CSM. Por lo tanto, la empresa abandonaba el negocio de Hypalon y su producto relacionado, Acsium. ^{[ 7 ]} El cierre de la planta se retrasó hasta el 20 de abril de 2010, en respuesta a las solicitudes de los clientes.

Producción actual

Tras la salida de DuPont, el material continúa fabricándose a nivel mundial, principalmente por Tosoh Corporation en Japón (bajo el nombre Toso-CSM) y diversos fabricantes en China. En la industria naval, el término "Hypalon" persiste como nombre coloquial para los tejidos recubiertos de CSM utilizados en la construcción de embarcaciones, como los producidos por Pennel & Flipo (tejido ORCA). ^{[ 8 ]}

Propiedades

El CSM se valora por propiedades específicas que lo distinguen de otros elastómeros como el policloropreno (neopreno) o el EPDM :

Resistencia a la intemperie: Excepcional resistencia a la degradación por rayos UV y al agrietamiento por ozono .
Resistencia química: Alta resistencia a productos químicos corrosivos, incluidos ácidos y bases fuertes.
Estabilidad térmica: El rango de temperatura de funcionamiento suele ser de −40 °C a +150 °C.
Estabilidad del color: A diferencia de muchos cauchos, el CSM se puede formular en colores claros sin que se degrade con la luz solar.

Aplicaciones

industria marítima

Una de las aplicaciones más visibles del CSM es en la construcción de embarcaciones neumáticas rígidas (RIB) y auxiliares neumáticas de alta gama. Este material se prefiere al PVC para uso profesional y militar debido a su durabilidad y resistencia al agua salada y a la luz solar. ^{[ 9 ]}

Construcción y automoción

Cubiertas: Membranas de cubierta de una sola capa para cubiertas planas. ^{[ 10 ]}
Automoción: Mangueras de dirección asistida, correas de distribución y conductos de combustible que requieren resistencia al calor y al aceite.
Cables y alambres: Revestimiento para cables eléctricos en entornos industriales exigentes.

Referencias

1 2 Happ, Michael; Duffy, John; Wilson, GJ; Pask, Stephen D.; Buding, Hartmuth; Ostrowicki, Andreas (2011). "Caucho, 8. Síntesis mediante modificación de polímeros". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.o23_o05 . ISBN 978-3527306732.
↑ Hubbard, Don (1980). El libro completo de las embarcaciones inflables . ProStar Publications. ISBN 978-0-930030-15-5.
↑ Morton, Maurice (1987). «Polietileno clorosulfonado». Tecnología del caucho (3.ª ed.). Kluwer Academic Publishers. págs. 338–345 . ISBN 978-0-412-53950-3.
↑ "Polímeros de etileno clorosulfonados". Enciclopedia de la ciencia y la tecnología de los polímeros . John Wiley & Sons. 2002. doi : 10.1002/0471440264.pst120 . ISBN 978-0471440260.
↑ Mark, James E. (1999). Polymer Data Handbook . Oxford University Press. págs. 448–449 . ISBN 978-0195107890.
↑ Mark, James E. (1999). Polymer Data Handbook . Oxford University Press. págs. 448–449 . ISBN 978-0-19-510789-0.
↑ Las operaciones de Dupont Hypalon han cesado.
↑ "Toso-CSM: Características y aplicaciones" . Tosoh Corporation . Consultado el 27 de octubre de 2023 .
↑ Pike, Dag (2013). The Complete RIB Manual: The Definitive Guide to Design, Handling and Maintenance . Adlard Coles Nautical. pp. 15–20 . ISBN 978-1-4081-8014-3.
↑ Hornbostel, Caleb (1991). Materiales de construcción: tipos, usos y aplicaciones (2.ª ed.). John Wiley & Sons. pág. 285. ISBN 978-0-471-84347-4.

[Ullmann-1] 1 2 Happ, Michael; Duffy, John; Wilson, GJ; Pask, Stephen D.; Buding, Hartmuth; Ostrowicki, Andreas (2011). "Caucho, 8. Síntesis mediante modificación de polímeros". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.o23_o05 . ISBN 978-3527306732.

[2] Hubbard, Don (1980). El libro completo de las embarcaciones inflables . ProStar Publications. ISBN 978-0-930030-15-5.

[3] Morton, Maurice (1987). «Polietileno clorosulfonado». Tecnología del caucho (3.ª ed.). Kluwer Academic Publishers. págs. 338–345 . ISBN 978-0-412-53950-3.

[4] "Polímeros de etileno clorosulfonados". Enciclopedia de la ciencia y la tecnología de los polímeros . John Wiley & Sons. 2002. doi : 10.1002/0471440264.pst120 . ISBN 978-0471440260.

[5] Mark, James E. (1999). Polymer Data Handbook . Oxford University Press. págs. 448–449 . ISBN 978-0195107890.

[6] Mark, James E. (1999). Polymer Data Handbook . Oxford University Press. págs. 448–449 . ISBN 978-0-19-510789-0.

[7] Las operaciones de Dupont Hypalon han cesado.

[8] "Toso-CSM: Características y aplicaciones" . Tosoh Corporation . Consultado el 27 de octubre de 2023 .

[9] Pike, Dag (2013). The Complete RIB Manual: The Definitive Guide to Design, Handling and Maintenance . Adlard Coles Nautical. pp. 15–20 . ISBN 978-1-4081-8014-3.

[10] Hornbostel, Caleb (1991). Materiales de construcción: tipos, usos y aplicaciones (2.ª ed.). John Wiley & Sons. pág. 285. ISBN 978-0-471-84347-4.

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