Distribución de Pesos Moleculares
El peso molecular es un criterio para determinar el tamaño de la cadena polimérica, ya que a mayor peso molecular corresponde un mayor tamaño. Debido a la naturaleza estadística que rige las reacciones de polimerización, el tamaño de las cadenas no es el mismo para todas ellas.
1 Curva de Distribución de Pesos Moleculares:
Si se grafica el número de cadenas contra su peso molecular, se obtendrá una curva conocida con el nombre de curva de distribución de pesos moleculares (MWD). La forma de la curva de MWD y la polidispersión del PP dependen del:
• Tipo de Catalizador (diferencias de reactividades de los sitios catalíticos).
Mientras que los pesos moleculares promedios dependen fundamentalmente de la:
• Concentración de H2.
• Temperatura de la Reacción.
A- Peso Molecular Promedio en Número (Mn):
Es el peso total de todas las moléculas poliméricas contenidas en una muestra, dividido por el número total de moléculas poliméricas de dicha muestra (promedio aritmético – todas las cadenas tienen la misma importancia a la hora de estimar este parámetro).
B- Peso Molecular Promedio en Peso (Mw):
Esta basado en el hecho de que una molécula más grande contiene más de la masa total de la muestra polimérica que las moléculas pequeñas (Este parámetro es muy sensible a las cadenas de alto peso molecular).
C- Polidispersión (IP):
Cuantifica la amplitud de la Curva de Distribución de Pesos Moleculares (MWD) y representa el cociente entre el peso molecular promedio en peso (Mw) y el peso molecular promedio en número (Mn).
2 Peróxido:
Los peróxidos son sustancias orgánicas de bajo peso molecular que poseen en su estructura química al menos un grupo peróxi (enlace oxígeno-oxígeno), el cual por acción del calor se descompone originando radicales libres (degradación térmica). Los mismos, luego, atacan las cadenas poliméricas provocando la escisión o el entrecruzamiento de las mismas. Dependiendo del tipo de polímero utilizado uno de los dos mecanismos prevalece sobre el otro, en el caso particular del polipropileno el corte de las cadenas es la situación más favorable.
A- Reología Controlada:
La reología controlada implica la degradación del polímero (escisión de la cadena) mediante la utilización de peróxidos en una etapa posterior a la polimerización. En el caso particular de los polipropilenos las fracciones de mayores pesos moleculares son las más afectadas en dicho proceso, provocando esto, una distribución de pesos moleculares (MWD) substancialmente más angosta que la del polímero de partida (menor índice de polidispersión).
La resina resultante tiene un nivel de elasticidad inferior con lo cual se optimiza en muchos aspectos el rendimiento de los equipos y la calidad de las piezas terminadas.
Muchas de las propiedades de los polímeros se correlacionan con los pesos moleculares promedio y otras con la distribución de pesos moleculares. Las resinas CUYOLEN de Reología Controlada son materiales relativamente nuevos en los que los extremos de elevado peso molecular han sido cortados sin un incremento significativo de los extremos de bajo peso molecular. Como consecuencia la distribución de pesos moleculares es sustancialmente más angosta (menor Índice de Polidispersión) y la resina resultante tiene un nivel de elasticidad inferior. Esto optimiza en muchos aspectos el rendimiento de los equipos y la calidad de las piezas terminadas.
B- Relación del peso molecular con el índice de fluencia.
Como fue comentado anteriormente los parámetros que caracterizan a un determinado material son los pesos moleculares promedio y la distribución de pesos moleculares.
Los métodos directos más comunes para medir los pesos moleculares promedio son los de Dispersión de Luz (Mw), Osmometría de Membrana (Mn) mientras que la Distribución de Pesos Moleculares se estima por Cromatografía por Permeación de Geles.
Estos métodos directos tienen un alto costo en tiempo por lo que para los fines de control de calidad de un determinado producto se utiliza una medida indirecta del peso molecular. Con este fin se aprovecha la relación directa que existe entre el peso molecular y la viscosidad del material , es decir a mayor peso molecular promedio mayor viscosidad.
Mas precisamente lo que se determina es el Índice de Fluidez (IF), que es el caudal que fluye por un capilar de medidas establecidas en determinadas condiciones en un intervalo de 10 minutos y que es función directa de la viscosidad. Para las mismas condiciones de caída de presión en el capilar y temperatura de fundido una muestra mas viscosa (de mayor peso molecular) arrojará un índice de fluencia menor. El IF se lo conoce internacionalmente como el grado del material.
Es importante tener en cuenta que el IF da una medida del peso molecular promedio de un determinado producto y no de la distribución de pesos moleculares. Hay muchos comportamientos observados en los polímeros que se explican a partir de la distribución de pesos moleculares, por ende dos materiales de idéntico IF pueden comportarse de manera muy distinta durante el proceso de transformación.