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Polipropileno y polietileno: una breve introducción

¿Sabías que el polipropileno (PP) y el polietileno (PE) son los plásticos más producidos en el mundo? Los productos hechos de PP y PE son tan omnipresentes que cada uno de nosotros los encuentra varias veces al día. En este artículo, aprenderá cómo la espectroscopia NIR puede mejorar la eficiencia de su análisis de PP y PE en diferentes pasos del ciclo de producción. Pero primero, obtengamos un poco de información básica sobre PP y PE.

El polipropileno (también conocido como polipropileno o PP) tiene una fórmula química de (C3H6)norte. Es un polímero termoplástico producido principalmente a partir de monómeros de propileno. El PP es un producto plástico versátil que también funciona como fibra. En 1954, fue polimerizado por primera vez simultáneamente por el químico, profesor y Premio Nobel Julio Natta y Carlos Rehn, un químico alemán.

El polipropileno tiene la capacidad única de que puede fabricarse a través de varios métodos diferentes y utilizarse en muchas aplicaciones como embalaje, moldeo por inyección y fibras. Este producto plástico es el segundo más popular del mundo, solo precedido por el polietileno.

El polietileno (o polietileno, PE) también es un polímero, pero está hecho de monómeros de etileno y tiene la fórmula química (C2H4)norte. La primera síntesis de PE en 1898 por el científico alemán Hans von Pechman fue accidental. Al igual que el PP, el PE también es un termoplástico.

El PE es el plástico más utilizado en todo el mundo. El polietileno es muy estable y es un buen aislante eléctrico. Tiene un punto de fusión muy bajo y se usa en grandes cantidades para las industrias automotriz y de empaque de alimentos. Aproximadamente el 70 % del PE se utiliza en envases de alimentos, contenedores de alimentos, tarimas e incluso en cajas y botellas.
 

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Figure 1. Estructuras moleculares de PE y PP.

El polietileno está disponible en muchos tipos diferentes:

  • Polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE)
  • Polietileno de peso molecular ultrabajo (ULMWPE o PE-WAX)
  • Polietileno de alto peso molecular (HMWPE)
  • Polietileno de alta densidad (HDPE)
  • Polietileno reticulado de alta densidad (HDXLPE)
  • Polietileno reticulado (PEX o XLPE)
  • Polietileno de Media Densidad (MDPE)
  • Polietileno lineal de baja densidad (LLDPE)
  • Polietileno de Baja Densidad (LDPE)
  • Polietileno de muy baja densidad (VLDPE)
  • Polietileno Clorado (CPE)

Diferencias entre polipropileno y polietileno

¿Qué es mejor, polipropileno o polietileno? ¡Todo depende de la aplicación! ¿Con qué propósito se están utilizando? Ambos polímeros se consideran «plásticos básicos». Estos son plásticos que se utilizan en grandes volúmenes para una amplia gama de aplicaciones.

Comparemos algunas de las propiedades de cada uno.

Tabla 1. Cuadro comparativo de polipropileno vs polietileno.
Polipropileno (PP) Polietileno (PE)
Propiedades químicas

semicristalino

Bolsa de polipropileno

Inerte, translúcido

Bolsa de polietileno
Propiedades electricas

Alta carga estática

pobre aislante

Baja carga estática

Buen aislante
Punto de fusion
130–171 °C 115–135 °C
Fórmula química
(C3H6)n (C2H4)n
Usos
Fibras, películas, tapas, bisagras, papel sintético Bolsas de plástico, botellas, envases de alimentos, tarimas, geomembranas, películas de plástico, cajas, etc.
Densidad

0,855 g/cm3 amorfo

0,946 g/cm3 cristalino

 0,88–0,96 g/cm3
Coste relativo
Bajo Medio

NIRS como herramienta para evaluar la calidad de PP y PE

Durante más de 30 años, la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) ha sido un método establecido para el control de calidad rápido y confiable dentro de la industria de PP/PE. A pesar de esto, muchos productores aún no consideran de manera consistente la implementación de NIRS en sus laboratorios de QA/QC. La experiencia limitada con respecto a las posibilidades de aplicación o una vacilación general sobre la implementación de nuevos métodos son algunas de las razones detrás de esto.

Las ventajas de utilizar la espectroscopia NIR para QA/QC son numerosas. Una de las principales ventajas de NIRS es la determinación de múltiples parámetros en tan solo 30 segundos con sin preparación de muestras! La interacción luz-materia no invasiva utilizada por NIRS, influenciada por las propiedades físicas y químicas de la muestra, hace que NIRS sea un método adecuado para la determinación de varios parámetros críticos de calidad en estos polímeros y muchos más.

En el resto de este artículo, se presenta una breve descripción general de las aplicaciones de PE y PP, seguida de las soluciones llave en mano disponibles para PE y PP, desarrolladas de acuerdo con las pautas de implementación de NIRS de ASTM E1655-17.

Aplicaciones y parámetros para PE y PP con NIRS

Durante la producción de PE y PP es importante verificar ciertos parámetros para garantizar la calidad. Estos parámetros incluyen la densidad para clasificar el tipo de PE, nivel de copolímero para mejorar ciertas propiedades como la fuerza y la resistencia a los solventes, y índice de fluidez para asegurarse de que el PP se pueda moldear con la forma deseada.

los aplicaciones más relevantes para el análisis NIRS de PE y PP se enumeran en Tabla 2.

Tabla 2. Notas de aplicación disponibles para el uso de NIRS para PE y PP
Polímero Parámetro Notas de aplicación de NIRS relacionadas
Polietileno (HDPE/LDPE)

Identificación, Densidad, Índice de flujo de fusión, nivel de copolímero

AN-NIR-083

AN-NIR-081

AN-NIR-034

AN-NIR-003
Polipropileno (PP)

Identificación, índice de fluidez, aditivos

AN-NIR-083

AN-NIR-082

AN-NIR-034

AN-NIR-004

¿Dónde se puede utilizar NIRS en el proceso de producción de PE y PP?

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Figure 2. Ilustración de la cadena de producción de polietileno/polipropileno.

Figura 2 muestra los pasos de producción individuales desde el productor de plástico pasando por el compuesto de plástico y el convertidor de plástico hasta el productor de piezas de plástico. El primer paso en el que se pueden utilizar instrumentos de laboratorio de infrarrojo cercano es cuando se producen polímeros puros como PE y PP, y es necesario confirmar su pureza. NIRS también es una técnica muy útil durante el siguiente paso en el que los polímeros se combinan en productos intermedios que se utilizarán para su procesamiento posterior.

Fácil implementación de la espectroscopia NIR para productores de plástico

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Figure 3. Soluciones llave en mano para el análisis de PE y PP con el analizador de polímeros Metrohm DS2500.

Metrohm tiene una amplia experiencia en el análisis de PE y PP y ofrece una solución llave en mano en forma de Analizador de polímeros DS2500. Este instrumento es una solución lista para usar para determinar múltiples parámetros de calidad en PE y PP.

Ejemplo de aplicación: solución llave en mano para la determinación de la tasa de fluidez (MFR) de PP

El índice de fluidez de los gránulos de polipropileno es un parámetro importante que se debe medir para que el PP se pueda formar en la forma deseada. El modelo creado con el software quimiométrico se basa en una gran colección de espectros de productos reales y se desarrolla de acuerdo con Prácticas estándar de ASTM E1655 para análisis cuantitativo multivariante infrarrojo. Para obtener información más detallada sobre este tema, descargue el White Paper gratuito.

Libro blanco: Espectroscopia de infrarrojo cercano: análisis cuantitativo según la norma ASTM E1655


Para obtener más información sobre las precalibraciones para PP, descargue nuestro folleto y visite nuestra página web dedicada.

Folleto: Control de calidad de los polímeros (PE, PP, PET, poliamida): resultados rápidos con precalibraciones NIR

Precalibración para polipropileno (PP)


El resultado de esta solución llave en mano para la determinación no destructiva de la tasa de flujo de fusión de PP sin pruebas reológicas se muestra en Figura 4.

Figure 4. Solución llave en mano para el índice de fluidez de PP utilizando el analizador de polímeros Metrohm DS2500. A: Muestreo y análisis de gránulos de PP. B: Resultados de MFR de NIRS en comparación con un método de laboratorio principal junto con las Figuras de mérito (FOM) para este análisis.

Esta solución demuestra la viabilidad de la espectroscopia NIR para el análisis de MFR en muestras de polipropileno. El procedimiento estándar (ASTM D1238) requiere una cantidad significativa de trabajo, incluido el embalaje de la muestra, el precalentamiento y la limpieza. Sin necesidad de preparación de muestras ni productos químicos, la espectroscopia Vis-NIR permite la análisis de MFR en menos de un minuto.

Conoce más sobre el procedimiento en nuestro Nota de aplicación gratuita.

Control de calidad del polipropileno: determinación no destructiva del índice de fluidez en caliente sin pruebas reológicas

Otras entregas de esta serie

Este artículo es una descripción detallada del uso de la espectroscopia NIR como la herramienta de control de calidad ideal para el análisis de polipropileno y polietileno. Otras entregas de esta serie están dedicadas a:

Descripción general de NIRS en la producción de polímeros

Tereftalato de polietileno (PET)

Poliamida (PA)

Polioles e Isocianatos para producir Poliuretano (PU)

Tus conocimientos para llevar

Libro blanco: Espectroscopia de infrarrojo cercano: análisis cuantitativo según la norma ASTM E1655

Author
Guns

Wim Guns

International Sales Support Spectroscopy
Metrohm International Headquarters, Herisau, Switzerland

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