Hispanopedia WikiEl polibutileno ( polibuteno-1 , poli(1-buteno) , PB-1 ) es una poliolefina o polímero saturado con la fórmula química ( CH₂CH (Et)) n . El PB-1 se utiliza principalmente en tuberías. [ 2 ]
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 Ziegler-Natta . [ 3 ] El primer tipo de catalizador contiene dos componentes: un precatalizador sólido, la forma δ-cristalina de TiCl 3 , y una solución de un cocatalizador organoaluminio, como Al(C 2 H 5 ) 3 . El segundo tipo de precatalizador está soportado. 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 organoaluminio y otros tipos de modificadores orgánicos u organometálicos. Dos de las ventajas tecnológicas más importantes de los catalizadores soportados son su alta productividad y la elevada fracción del polímero isotáctico cristalino que producen a 70–80 °C en condiciones de polimerización estándar. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
Características
PB-1 es un polímero lineal, isotáctico y semicristalino de alto peso molecular . PB-1 combina las características típicas de las poliolefinas convencionales con ciertas propiedades de los polímeros técnicos.
El PB-1, aplicado como resina pura o reforzada , puede sustituir materiales como metales, caucho y polímeros de ingeniería. También se utiliza de forma sinérgica como componente de mezclas para modificar las características de otras poliolefinas como el polipropileno y el polietileno . Debido a sus propiedades específicas, se emplea principalmente en tuberías a presión, envases flexibles, calentadores de agua, compuestos y adhesivos termofusibles.
Calentado a 190 °C o más, el PB-1 se puede moldear fácilmente por compresión, inyección, soplado para obtener piezas huecas, extruir y soldar. No tiende a agrietarse debido a la tensión. 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. [ 7 ] Es flexible, resiste bien los impactos y tiene buena recuperación elástica. [ 3 ] [ 8 ]
El polibutileno isotáctico cristaliza en tres formas diferentes. La cristalización a partir de una solución produce la forma III con un punto de fusión de 106,5 °C. El enfriamiento desde el estado fundido da como resultado la forma II, que tiene un punto de fusión de 124 °C y una densidad de 0,89 g/cm³ . 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/ cm³ . [ 1 ]
El PB-1 generalmente resiste productos químicos como detergentes, aceites, grasas, ácidos, bases, alcohol, cetonas, hidrocarburos alifáticos y soluciones polares calientes (incluida el agua). [ 3 ] Muestra menor resistencia a hidrocarburos aromáticos y clorados, así como a ácidos oxidantes, que otros polímeros como la polisulfona y la poliamida 6/6. [ 7 ] Otras características incluyen una excelente resistencia a la abrasión húmeda, fácil fluidez en estado fundido (adelgazamiento por cizallamiento) y buena dispersión de cargas. Es compatible con polipropileno , cauchos de etileno propileno y elastómeros termoplásticos .
Algunas propiedades: [ 7 ]
- Módulo de elasticidad 290–295 MPa
- Resistencia a la tracción 36,5 MPa
- Peso molecular 725.000 (g/mol)
- Cristalinidad 48–55%
- Absorción de agua <0,03%
- Temperatura de transición vítrea de –25 a –17 °C [ 3 ] [ 7 ]
- Conductividad térmica 0,22 W/(m·K)
Áreas de aplicación
Sistemas de tuberías
El uso principal del PB-1 es en sistemas de tuberías de presión flexibles para la distribución de agua potable fría y caliente, redes de calefacción urbana preaisladas y sistemas de calefacción y refrigeración superficiales. La norma ISO 15876 define los requisitos de rendimiento de los sistemas de tuberías de PB-1. [ 9 ] Las características más notables del PB-1 son la soldabilidad, la resistencia a la temperatura, la flexibilidad y la alta resistencia a la presión hidrostática. El material se puede clasificar como PB 125 con una resistencia mínima requerida (MRS) de 12,5 MPa. Otras características incluyen baja transmisión de ruido, baja dilatación térmica lineal, ausencia de corrosión y calcificación.
Los sistemas de tuberías PB-1 ya no se comercializan en Norteamérica (véase « Demandas colectivas y exclusión del uso aprobado por el código de construcción », más abajo). La cuota de mercado global en Europa y Asia es bastante reducida, pero los sistemas de tuberías PB-1 han experimentado un crecimiento constante en los últimos años. En ciertos mercados nacionales, como Kuwait, el Reino Unido, Corea y España, los sistemas de tuberías PB-1 gozan de una sólida posición. [ 8 ]
Envases de plástico
Existen varios grados de PB-1 disponibles comercialmente para diversas aplicaciones y tecnologías de conversión (película soplada, película fundida, recubrimiento por extrusión). Hay dos campos de aplicación principales:
- Envases despegables y fáciles de abrir en los que el PB-1 se utiliza como componente de la mezcla, predominantemente en polietileno, para adaptar la resistencia y la calidad del desprendimiento, principalmente en envases para productos alimenticios de consumo y envases médicos.
- Reducción de la temperatura de inicio del sellado (SIT) en películas de polipropileno para envasado de alta velocidad. Al incorporar PB-1 al polipropileno, se pueden alcanzar temperaturas de termosellado de tan solo 65 °C, manteniendo un amplio rango de sellado y buenas propiedades ópticas de la película.
Adhesivos termofusibles
PB-1 es compatible con una amplia gama de resinas adhesivas . Ofrece una alta cohesión y fuerza adhesiva, y ayuda a ajustar el tiempo de trabajo del adhesivo (hasta 30 minutos) debido a su lenta cinética de cristalización. Mejora la estabilidad térmica y la viscosidad del adhesivo. [ 10 ]
Preparación de compuestos y masterbatches
El PB-1 admite cargas de relleno muy elevadas , superiores al 70 %. Gracias a su bajo punto de fusión, puede emplearse en compuestos ignífugos libres de halógenos o como portador de concentrados para pigmentos termosensibles. El PB-1 se dispersa fácilmente en otras poliolefinas y, a baja concentración, actúa como auxiliar de procesamiento, reduciendo el par de apriete y/o aumentando el rendimiento.
Aislamiento térmico
El PB-1 se puede espumar. [ 11 ] El uso de espuma PB-1 como aislamiento térmico es de gran ventaja para las tuberías de calefacción urbana, ya que el número de materiales en la estructura sándwich se reduce a uno, facilitando su reciclaje. [ 12 ]
Otras aplicaciones
Otras aplicaciones incluyen calentadores de agua domésticos, aislamiento eléctrico, embalaje por compresión, cables y alambres, 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 de la deformación permanente por compresión de compuestos blandos).
longevidad ambiental
Los sistemas de fontanería y calefacción fabricados con PB-1 se utilizan en Europa y Asia desde hace más de 30 años. Los primeros proyectos de referencia en sistemas de calefacción urbana y por suelo radiante en Alemania y Austria, de principios de la década de 1970, siguen en funcionamiento hoy en día. [ 8 ]
Un ejemplo es la instalación de tuberías 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 tuberías en la misma instalación fallaron o se corroieron y fueron reemplazados entretanto. [ 8 ]
Las normas internacionales establecen requisitos mínimos de rendimiento para las tuberías fabricadas con PB-1 utilizadas en aplicaciones de agua caliente. Los métodos de extrapolación estandarizados predicen vidas útiles superiores a 50 años a 70 °C y 10 bar. [ 8 ]
Demandas colectivas y exclusión del uso aprobado por el código de construcción
Las tuberías de polibutileno (comercializadas como Poly-B ) se utilizaron en varios millones de viviendas construidas en Estados Unidos y Canadá entre 1978 y 1997. Los problemas de fugas y roturas de tuberías dieron lugar a una demanda colectiva , Cox v. Shell Oil , que se resolvió con una indemnización de 1.000 millones de dólares. [ 13 ] [ 14 ] Las fugas se asociaron con la degradación del polibutileno expuesto al agua clorada. [ 15 ]
Las tuberías de agua de polibutileno ya no son aceptadas por los códigos de construcción de los Estados Unidos y han sido objeto [ 16 ] de demandas colectivas tanto en Canadá como en los EE. UU. [ 17 ] [ 18 ] El Código Nacional de Plomería de Canadá de 1995 incluyó las tuberías de polibutileno como aceptables para su uso, con la excepción de las tuberías de recirculación. Las tuberías fueron eliminadas de la lista de uso aceptable en la edición de 2005 de la norma. [ 19 ]
En Australia , en marzo de 2023, el Departamento de Minas, Regulación Industrial y Seguridad informó que las viviendas australianas construidas entre 2019 y 2020 que habían utilizado una determinada marca de tuberías de polibutileno, habían sido objeto de una investigación debido a la importancia de las fugas de agua reportadas. [ 20 ] [ 21 ]
Hay evidencia que sugiere que la presencia de compuestos de cloro y cloramina en el agua municipal (a menudo añadidos deliberadamente para retardar el crecimiento bacteriano) causará deterioro de la estructura química interna de las tuberías de polibutileno y los accesorios de acetal asociados. [ 22 ] La reacción con agua clorada parece acelerarse considerablemente por la tensión de tracción , y se observa con mayor frecuencia en el material sometido a mayor tensión mecánica, como en accesorios, curvas pronunciadas y dobleces. El blanqueamiento localizado del material generalmente acompaña y precede a la descomposición del polímero. En casos extremos, esta "corrosión" química activada por tensión puede provocar perforación y fugas en pocos años, pero también puede no fallar 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 misma, a menudo resulta difícil evaluar el grado de deterioro. El problema puede provocar tanto fugas lentas como la rotura de la tubería sin previo aviso. La única solución a largo plazo es reemplazar por completo las tuberías de polibutileno en todo el edificio. [ 23 ]
Véase también
Referencias
- 1 2 3 Mark Alger, Mark SM Alger (1997). Diccionario de ciencia de polímeros . Springer. pág. 398. ISBN 978-0-412-60870-4.
- ^ Whiteley, Kenneth S.; Heggs, T. Geoffrey; Koch, Hartmut; Mawer, Ralph L.; Immel, Wolfgang (2000). "Poliolefinas". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a21_487 . ISBN 978-3-527-30673-2.
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- ↑ Hwo, Charles C.; Watkins, Larry K. Película laminada con resistencia al desgarro mejorada , Solicitud de patente europea EP0459742, Fecha de publicación 12/04/1991
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- 1 2 3 4 5 Polibutileno Archivado el 30 de noviembre de 2006 en Wayback Machine
- ↑ ISO 15876-1:2003 iso.org
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- ↑ Causa de falla en tuberías de polibutileno y accesorios de acetal http://www.polybutylene.com/poly.html
- ↑ "Tuberías de polibutileno" . PropEx.com . Archivado del original el 29 de agosto de 2015. Consultado el 17 de julio de 2015 .
Lecturas adicionales
- Dunlop, Carson (2003). "Conexiones sospechosas en tuberías de polibutileno" . Principios de inspección de viviendas: plomería . Chicago: Dearborn Home Inspection Education. págs. 84-87 . ISBN 978-0-7931-7939-8.
- Plástica
- Poliolefinas