Degradación Mecánica de Polipropileno Durante un Proceso Cuasicrítico de Separación de Mezclas de Polímeros

MARTINI, RAQUEL EVANGELINA; BARBOSA, SILVIA ELENA; BRIGNOLE, ESTEBAN ALBERTO

Buenos Aires, Argentina

Congreso; XXII Congreso Interamericano de Ingeniería Química y V Congreso Argentino de Ingeniería Química (XXII CIIQ / V CAIQ); 2006

Asociación Argentina de Ingenieros Químicos (AAIQ)

En un trabajo previo, se llevó a cabo una separación selectiva de una mezcla de (PP)/ poliestireno(PS) mediante el uso de n-pentano a alta presión y temperatura. En este proceso, el polipropileno disuelto es recolectado mediante una rápida expansión del n-alcano a través de una válvula muy pequeña (diámetro » 0.5 mm). La diferencia de presión por la cual se produce la recolección de esta fracción soluble  fue de 300 bar aproximadamente. Cuando esta fracción soluble fue analizada mediante Cromatografía por Permeación de Gel (GPC) se observó una disminución el peso molecular promedio. En este trabajo se presentan estudios de degradación de polipropileno (PP) en solución a alta presión y temperatura, sometido a descompresión brusca a través de un capilar, con el objetivo de entender la degradación observada en el trabajo anterior. La degradación se estudió mediante el seguimiento de cambios en la estructura química (degadación oxidativa) y de peso molecular (degradación por escisión de cadena). Los parámetros analizados fueron la temperatura del proceso y el contenido de PP en la mezcla separada. Como es sabido, la degradación de polipropileno es un proceso que ocurre a través de un mecanismo por el cual se produce de forma preferente la sustracción de hidrógeno sobre el átomo de carbono terciario, teniendo lugar posteriormente la escisión, que es energéticamente favorable al formarse radicales secundarios y grupos isopropenilos terminales. Por lo tanto, la presencia de ese hidrógeno unido a un carbono terciario en la cadena principal del PP, hace a esta cadena susceptible a la escisión de cadena con un corrimiento de la curva de distribución de pesos moleculares hacia valores menores Los altos niveles de tensión y calor a los cuales el polímero está expuesto durante la descarga podrían provocar que esta escisión observada sea principalmente una degradación del tipo mecánica. La degradación mecánica se refiere al proceso químico en el cual la energía de activación de la escisión de cadena del polímero es excedida por la acción mecánica sobre la cadena del polímero y la ruptura del enlace tiene lugar.  Por lo tanto, cuando suficiente energía es concentrada en una porción de la cadena de polímero, como resultado una distribución no uniforme de tensiones internas, tiene lugar la ruptura mecánica de enlaces primarios con la consecuente liberación de tensiones de los fragmentos rotos. Estas tensiones generalmente están relacionadas con los entrelazamientos y la viscosidad del polímero y la velocidad de deformación a la cual está sometido [2]. De acuerdo a todo lo mencionado, el corrimiento de la curva de distribución de pesos moleculares del polipropileno hacia la zona de menores valores de pesos y la reducción de polidispersidad están indicando claramente que la degradación del PP ocurre por escisión de cadena y no por entrecruzamiento. Además, la ausencia de grupos carbonilos en las muestras analizadas mediante FTIR (Espectroscopia de Infrarrojo por Transformada de Fourier)  y la disminución de la degradación con el aumento de la temperatura  muestra que la reacción de degradación dominante bajo las condiciones de experimentación es la escisión mecánica y no la oxidación o degradación. Para seguir la degradación del polímero se calculó un parámetro de distribución de escisión de cadena (CSDF) como una función del peso molecular inicial. El análisis de la variación de este parámetro con la temperatura del proceso y del contenido de PP en la mezcla, mostraron claramente una escisión de las cadenas mas largas del polímero en forma azarosa, que crece a medida que la concentración del polímero (PP) en la mezcla y la temperatura de la extracción disminuyen.