Los Plastificantes para PVC

Como su nombre lo indica, los plastificantes se utilizan para impartir flexibilidad al PVC.

Los plastificantes son solventes de baja volatilidad que se incorporan en la formulación del PVC para impartirle propiedades elastoméricas de flexibilidad, elongación y elasticidad.

Los plastificantes son generalmente líquidos. Pueden ser ésteres dibásicos, alifáticos o aromáticos, diésteres glicólicos derivados de ácidos monobásicos, poliésteres lineales, glicéridos epoxidados e hidrocarburos aromáticos de monoésteres, así como hidrocarburos alifáticos clorados.

Cuando los plastificantes se formulan con homopolímeros de suspensión, se obtienen compuestos para producción de materiales flexibles. Cuando se combinan con resinas de pasta, dan plastisoles para producción de otros materiales también flexibles.

Los plastificantes se clasifican en función de su eficacia, permanencia, flexibilidad a baja temperatura, compatibilidad y poder de solvatación en plastisoles. Entre mayor sea la polaridad, cromaticidad o grado de ramificación, mayor será el poder de solvatación y compatibilidad del plastificante.

Buenas características de flexibilidad a baja temperatura se obtienen con plastificantes que sean inferiores en solvatación y compatibilidad.

El DOP, el DIDP y el DINP son empleados como plastificantes generales y para aplicaciones especiales se usan DIP, BBP, TOTM, DOA, etc.

Los epoxidados son plastificantes especiales en su género pues formulados en bajas proporciones, imparten buenas propiedades a baja temperatura y estabilidad térmica a largo plazo.

Para que un plastificante sea efectivo es muy importante que este sea soluble o miscible en el polímero o al menos, que sea compatible, por lo tanto es necesario que el polímero y el plastificante posean parámetros de solubilidad similares.

Algunos de los parámetros de solubilidad de los plastificantes más comunes:

Mucho se ha hablado de la toxicidad de los plastificantes y el 24 de Abril de 2006 la Unión Europea (UE) confirmó que dos de los plastificantes más comúnmente utilizados no están clasificados como peligrosos y que su uso actual no plantea ningún tipo de riesgo para la salud humana ni para el medio ambiente.

La publicación en el Boletín Oficial de la UE de los resultados de las evaluaciones de riesgos efectuadas acerca del ftalato de diisononilo (DINP) y del ftalato de diisodecilo (DIDP) marca el final de un proceso de 10 años de exhaustiva evaluación científica por parte de los organismos reguladores y aporta la confirmación de la inocuidad para los usuarios en toda Europa.

"Después de estas rotundas conclusiones de la Unión Europea, los consumidores industriales pueden seguir utilizando el DINP y de DIDP con la máxima confianza" manifestaba el Dr. David Cadogan, Director del Consejo Europeo de Plastificantes y Productos Intermedios (The European Council for Plasticisers and Intermediates, ECPI).

Tras la reciente adopción de la normativa de la UE por lo que respecta a la comercialización y el uso del DINP y el DIDP en juguetes y artículos para cuidados infantiles, las conclusiones de las evaluaciones de riesgos publicadas el pasado día 13 de abril en el Boletín Oficial de la UE establecen de una forma clara que no hay necesidad alguna de establecer medidas adicionales para regular la utilización del DINP y del DIDP.

Los resultados de la evaluación de riesgos correspondientes al plastificante de menor utilización, el ftalato de dibutilo (DBP), también han sido publicados en el Boletín Oficial de la UE. Como resultado de la evaluación, se van a adoptar medidas dentro del marco de la Directiva IPPC (96/61/EC) y de la Directiva sobre Exposición Laboral (98/24/EC).

Los ftalatos son los plastificantes más utilizados en el mundo. Se trata de una familia de sustancias que se utiliza desde hace más de medio siglo, principalmente para hacer que el policloruro de vinilo (PVC) resulte blando y flexible. Aportan ventajas a muchos de los productos utilizados en importantes aplicaciones industriales, comerciales, institucionales y de gran consumo. Dichas aplicaciones incluyen cables subterráneos y submarinos, cableados eléctricos, materiales para la edificación y la construcción, recubrimientos protectores para los bajos de las carrocerías de automóvil, aplicaciones médicas y hospitalarias, recubrimientos de suelos en viviendas y edificios públicos, etc.

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Aditivos para PVC

El policloruro de vinilo (PVC) es un polímero eficiente y versátil con un amplio rango de aplicaciones en todas las áreas de la actividad humana.

Para facilitar el procesamiento del PVC, es necesaria la adición de varios tipos de productos, que permitan lograr desde artículos rígidos (tuberías, perfiles de ventanas), hasta muy flexibles (contenedores para suero y sangre), opacos, traslúcidos, pigmentados, etc.

Charlotte Chemical Internacional S. A. de C. V., es una empresa establecida por más de 15 años en México, contando con una gran variedad de especialidades químicas para la fabricación de compuestos de PVC y otros polímeros, pinturas y recubrimientos, lubricantes, productos de calidad personal y producto para el cuidado de pisos y alfombras.

La empresa ofrece a sus clientes el servicio técnico para la mejora de sus formulaciones actuales así como para el desarrollo de nuevos productos.

Dentro de sus principales productos para PVC y otros polímeros se encuentran:

Absorbedores de Luz

• Benzofenona
• Benzotriasol
• Hals

Biocidas

• Intercide ABF (10, 10 oxibis fenoxiarsina)
• Intercide IPBC (3 yodo 2 propinil butil carbamato)
• Intercide ZnP (Piridionato de zinc)

Cargas

• Caolines
• Carbonato de calcio (Omyacarb)®
• Fillite
• Talcos

Coestabilizadores

• Aceite epoxidado de soya
• Fosfito de difenil iso-octilo
• Fosfito de trisnonilfenilo
• Otros fosfitos especiales

Estabilizadores térmicos

• Ba/Cd
• Ba/Cd/Zn
• Ba/Zn
• Butil estaño
• Ca/Zn
• Complejos de zinc para espumados
• Fosfitos dibásico de Pb
• Ftalato dibásico de Pb
• Libres de plomo para cables
• Libres de plomo para rígidos
• Metil estaño FDA
• Octil estaño FDA
• One Packs Ca/Zn
• Sulfato tribásico de Pb

Estearatos metálicos

• Estearato de calcio
• Estearato de aluminio alto gel
• Estearato de litio
• Estearato de magnesio
• Estearato de zinc

Otros aditivos

• Agente ligante (Vulcabond)
• Antiestáticos
• Ayudaproceso para PS y PE
• Ceras lubricantes
• Depresores de viscosidad
• Lubricantes externos
• Lubricantes internos
• Polietileno clorado
• Polisulfuros

Parafinas cloradas

• Líquidas desde 30% a 70% de Cl
• Sólidas con 70% de Cl

Plastificantes fosfatados

• Fosfato de tricresilo (TCP)
• Fosfato de triarilo
• Fosfato de tributilo
• Fosfato de tributoxietilo
• Fosfato de trifenilo
• Otros esteres fosfatados

Plastificantes monoméricos

• Butil bencil ftalato (BBP)
• Dioctil sebacato (DOS)
• Dioctil Tereftalato (DOTP)
• Ftalatos lineales

Plastificantes poliméricos

• Adipatos
• Ftalatos
• Glutaratos
• Sebacatos
• Otras especialidades

Retardantes de flama

• Trióxido de antimonio
• Borato de zinc
• Decabromo
• Parafina clorada
• Complejos bromados
• Masterbatch antiflamas

Resinas

• Resina copolimera de PVC con PVA

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Estructura

El ácido acrílico, también conocido como ácido 2-propenoico CH2=CHCOOH, y sus ésteres CH2=CHCOOR, también se conocen como acrilatos.

Su estructura es:

El ácido acrílico es un ácido carboxílico, incoloro, inflamable, volátil y medianamente tóxico.

Esteres como el metil, etil, n-butil, y 2-etil-hexil acrilato, así como el ácido acrílico se utilizan principalmente como polímeros. Otros ésteres, incluyendo acrilatos multifuncionales se producen para aplicaciones especiales.

Procesos industriales

Hasta hace poco, el ácido acrílico y los acrilatos se producían industrialmente vía una variedad de rutas como la hidrólisis del acrilonitrilo y el método modificado de Reppe. Sin embargo, un avance significativo en la oxidación catalítica del propeno al ácido acrílico vía la acroleína permitió remplazar los procesos originales.

El método de ERPE está basado en el acetileno y se lleva a cabo a presión atmosférica y a 40 °C en presencia de ácido y de carbonilo de níquel.

La reacción fue descubierta por ERPE en 1939 y fue utilizada por Rohm & Haas y por Toa Gosei Chemical por largo tiempo hasta que fue abandonada por las dificultades en manipular el carbonilo de níquel, tóxico y corrosivo.

El proceso Reppe a Alta Presión utilizado por BASF y Badische Corp. opera a aproximadamente 14 MPa y 200 °C con un catalizador de bromuro de níquel – cobre III.

El método de hidrólisis del acrilonitrilo es poco atractivo económicamente. Fue utilizado por Ugine Kuhlmann, Mitsubishi Petrochemical y Mitsubishi Rayon, y hasta hace poco aún era utilizado por Asahi Chemical.

El proceso por cetanos, en que el ácido acético o la acetona son pirolizados a ceteno es un proceso que en algún tiempo utilizó Celanese y B. F. Goodrich pero que ya no es utilizado.

Proceso por Oxidación del propeno

Hoy en día la mayor parte del ácido acrílico se produce a partir del propeno, que también es la materia prima de la acroleína.

El proceso por oxidación del propeno involucra la oxidación catalítica heterogénea del propeno en fase vapor con aire y vapor para dar el ácido acrílico. Generalmente el producto que sale del reactor es absorbido en agua, extraído con un solvente apropiado y destilado para dar el ácido acrílico glacial grado técnico

Usos y aplicaciones del ácido acrílico y sus derivados

El ácido acrílico

El ácido acrílico se usa como intermediario en la producción de acrilatos. Los polímeros del ácido y sus sales sódicas se utilizan como floculantes y dispersantes. Las sales de sodio tienen importancia industrial

Las poliacrilamidas y el ácido poliacrílico

La masa molecular del polímero es un factor clave para determinar su uso específico para una aplicación. Los polímeros de masas moleculares inferiores a 20 000 se utilizan como secuestrantes. Los polímeros con masa molecular entre 20 000 y 80 000 se utilizan como agentes de dispersión de pigmentos. Los polímeros con masas moleculares entre 1,000,000 y 10,000,000 se utilizan como agentes para terminado textil y como ayudas de retención para fabricación de papel. Las masas moleculares que exceden los 10,000,000 se utilizan como floculantes o agentes de espesamiento. Polímeros de mayor peso molecular o entrecruzados se utilizan como absorbentes de fluidos.

El ácido poliacrílico soluble en agua y sus sales neutralizadas con masas moleculares de entre 2000 y 5000 se utilizan como inhibidores de sarro, dispersantes de lodos, dispersantes en sistemas de enfriamiento, como fillers en materiales para pigmentos o recubrimiento de papel.

Los homo o co-polímeros del ácido acrílico y el ácido metacrílico y sus mezclas con hasta el 10% en peso de alquil acrilato se utilizan para prevenir la redeposición de materiales en formulaciones de detergentes líquidos.

Los copolímeros con pequeñas cantidades de grupos hidrofóbicos son útiles para fluidos de perforación. Los fluidos son reformulados para dar una viscosidad inicial que es retenida por largos periodos a altas temperaturas y presión.

El poliacrilato de sodio entrecruzado se utiliza como absorbente en pañales, productos para incontinencia, productos de higiene femenina y absorbente en cables de trasmisión.

Los polímeros del ácido acrílico o del metacrílico neutralizados a mas de 50% mol, se pueden usar para mampostería por su alta retención de agua y alta viscosidad.

Un polímero del ácido acrílico, absorbente y entrecruzado se puede utilizar en formulaciones de tabletas de administración oral por su capacidad de liberar de forma sostenida el principio activo.

Una mezcla de partículas de polímero aniónico del ácido acrílico o metacrílico y sus sales solubles y polímeros catiónicos de amino acrilato se utiliza como adhesivo para pasta para muros para reducir la absorción del agua.

El ácido poliacrílico entrecruzado se utiliza como resina de intercambio catiónica.

Algunas aplicaciones en desarrollo incluyen el ligeramente entrecruzado poli(N-isopropilacrilamida) que es un hidrogel con transición de fase a 31 °C. Se supone que esta propiedad puede ser útil en separaciones como la de la proteína de soya de su extracto acuoso o en la administración controlada de fármacos.

El balance entre grupos hidrofóbicos e hidrofílicos en la poli(N,N-dimetilacrilamida) y los copolímeros de la N,N-dimetilacrilamida con otros monómeros solubles en agua hacen de estos productos solubles en un amplio rango de solventes. Esto sugiere su potencial uso como espesantes en formulaciones con altas concentraciones de químicos orgánicos El homopolímero es soluble con poli(vinil acetato), poli(metil metacrilato), y poliestireno.

Algunos copolímeros pueden servir como compatibilizadores de polímeros.

Los poliacrilatos

Los ésteres acrílicos se utilizan para la producción de polímeros (poliacrilatos). Estos polímeros se utilizan para recubrimientos, pinturas, adhesivos, ligantes para piel, papel y textiles.

Las principales aplicaciones de los ésteres acrílicos son:

Pinturas para Arquitectura – por su buena pigmentabilidad y propiedades de película se utilizan como dispersión polimérica y adhesivo para pinturas. Las dispersiones copoliméricas de vinil ester tienen propiedades reológicas favorables para material de recubrimiento. Las dispersiones de copolímeros de acrilato usualmente contienen emulsificantes y pueden ser extendidos con pigmentos, pero requieren auxiliares para mejorar su reología. Los copolímeros con alto contenido de estireno tienden a tomar el color amarillo con la luz UV y por lo tanto solo se utilizan para pinturas de interiores. Las dispersiones de acrilatos puros se utilizan en pinturas brillantes.

Recubrimientos y lacas – Los metales usualmente se recubren con una capa de primer y una capa de solvente La tendencia es usar capas con alto contenido de polímero para reducir las emisiones del solvente.

En la industria automotriz usualmente se aplican tres capas: una primer primer base agua que sirve para proteger contra la corrosión, una capa intermedia (filler) que compensa por irregularidades en el substrato, y una capa superior pigmentada metálica que consiste de una base de pigmento aluminizado y coloreado. En las tres capas pueden usarse potencialmente mezclan con acrilatos.

Sistemas curables con radiación. En estos métodos los monómeros y oligómeros son curados y endurecidos por medio de exposición a radiación, usando usualmente luz UV. Su aplicación principal está en el recubrimiento de madera, papel y plásticos.

Industria del papel - Los papeles de alta calidad se recubren con pigmentos para mejorar su calidad de impresión, apariencia, brillo y otras propiedades.

Adhesivos y compuestos de sellado – adhesivos de laminación, adhesivos sensibles a la presión, adhesivos para construcción y compuestos de sellados son producidos de poliacrilatos.

Industria textil – se utilizan como polímeros de emulsión, por ejemplo como adhesivos para teñido o impresión.

Industria de la piel o el cuero – la superficie de la piel se trata para hacerla hidrofóbica y para evitar que se cuartee o rompa.

Como se puede observar, la versatilidad del ácido acrílicos y sus derivados es muy amplia y existen aplicaciones en los mas variados campos y aún muchas más en desarrollo.

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