Polipropileno PP
Composición química
Sección titulada «Composición química»El polipropileno está formado exclusivamente por monómeros de propileno con la fórmula molecular (C₃H₆)ₙ, donde cada unidad repetitiva contiene 3 átomos de carbono y 6 de hidrógeno.
| Componente | Valor |
|---|---|
| Monómero | Propileno (propeno) |
| Fórmula molecular | (C₃H₆)ₙ |
| Nombre IUPAC | Poli(1-metiletileno) |
| Número CAS | 9003-07-0 |
| Tipo de polímero | Termoplástico semicristalino, no polar |
| Tacticidad predominante | Isotáctica (cadenas con los grupos metilo del mismo lado) |
Propiedades físicas
Sección titulada «Propiedades físicas»La densidad del polipropileno varía entre 0.855 g/cm³ en estado amorfo y 0.946 g/cm³ en estado cristalino, situándose la mayoría de los grados comerciales en torno a 0.905 g/cm³.
| Propiedad | Valor típico (SI) | Valor típico (Imperial) |
|---|---|---|
| Densidad (amorfo) | 0.855 g/cm³ | 53.4 lb/ft³ |
| Densidad (cristalino) | 0.946 g/cm³ | 59.1 lb/ft³ |
| Absorción de agua (24 h) | ≤0.01 % | ≤0.01 % |
| Apariencia | Blanco translúcido a opaco | – |
| Cristalinidad isotáctica | 50 – 70 % | – |
| Índice de refracción | 1.49 | – |
| Dureza Shore D | 70 – 80 | 70 – 80 |
Propiedades térmicas
Sección titulada «Propiedades térmicas»El punto de fusión del homopolímero isotáctico abarca desde 130 °C hasta 171 °C (266 °F a 340 °F), mientras que la temperatura de transición vítrea se sitúa alrededor de -10 °C (14 °F).
| Propiedad | Valor típico (SI) | Valor típico (Imperial) |
|---|---|---|
| Temperatura de fusión | 130 – 171 °C | 266 – 340 °F |
| Temperatura de transición vítrea (Tg) | -10 °C | 14 °F |
| Temperatura de deflexión térmica (HDT, 0.455 MPa) | 90 – 105 °C | 194 – 221 °F |
| Temperatura de uso continuo sin carga | 90 – 100 °C | 194 – 212 °F |
| Coeficiente de dilatación lineal | 100 – 150 ×10⁻⁶ /°C | 56 – 83 ×10⁻⁶ /°F |
| Conductividad térmica | 0.17 – 0.22 W/(m·K) | 1.18 – 1.53 BTU·in/(h·ft²·°F) |
| Calor específico | 1.9 – 2.0 kJ/(kg·K) | 0.45 – 0.48 BTU/(lb·°F) |
Propiedades mecánicas
Sección titulada «Propiedades mecánicas»El polipropileno homopolímero moldeado por inyección alcanza una resistencia a la tracción en fluencia de 30–40 MPa (4350–5800 psi) y un alargamiento a la rotura frecuentemente superior al 200 %.
| Propiedad | Homopolímero isotáctico | Copolímero (impacto) | Unidades |
|---|---|---|---|
| Resistencia a la tracción (fluencia) | 30 – 40 | 20 – 30 | MPa |
| Módulo de tracción | 1.2 – 1.6 | 0.8 – 1.2 | GPa |
| Alargamiento a la rotura | 150 – 600 | 200 – 500 | % |
| Módulo de flexión | 1.2 – 1.8 | 0.8 – 1.4 | GPa |
| Resistencia al impacto Izod (con entalla, 23 °C) | 2 – 5 | 10 – 25 | kJ/m² |
| Resistencia al impacto Izod (con entalla, -20 °C) | 1 – 3 | 4 – 10 | kJ/m² |
| Resistencia a la compresión (fluencia) | 40 – 55 | – | MPa |
| Resistencia a la fatiga (10⁷ ciclos) | 10 – 15 | – | MPa |
Resistencia química
Sección titulada «Resistencia química»A 20 °C (68 °F) el polipropileno resiste de manera excelente la mayoría de ácidos, bases y sales (calificación 1 sobre 5), manteniendo a 60 °C (140 °F) una buena resistencia (calificación 2) frente a ácidos orgánicos y muchos álcalis, pero siendo atacado por disolventes clorados e hidrocarburos aromáticos.
| Producto químico | Calificación 20 °C | Calificación 60 °C |
|---|---|---|
| Ácido clorhídrico 10 % | 1 (Excelente) | 1 (Excelente) |
| Ácido sulfúrico 10 % | 1 | 1 |
| Ácido nítrico 5 % | 2 (Buena) | 3 (Aceptable) |
| Ácido acético 100 % | 2 | 3 |
| Hidróxido de sodio (sosa cáustica) | 1 | 1 |
| Hipoclorito de sodio | 2 | 3 |
| Acetona | 2 | 2 |
| Benceno | 3 | 4 (Inaceptable) |
| Gasolina | 4 | 4 |
| Tetracloruro de carbono | 4 | 4 |
| Cloroformo | 4 | 4 |
| Clorobenceno | 3 | 4 |
Calificación: 1 = excelente (sin ataque), 2 = buena (ataque insignificante), 3 = aceptable (ataque ligero, uso limitado), 4 = inaceptable (ataque significativo), 5 = inferior (posible agrietamiento o disolución).
Procesamiento
Sección titulada «Procesamiento»La polimerización del propileno se lleva a cabo a presiones de 10 a 40 bar y temperaturas entre 70 y 100 °C en presencia de catalizadores Ziegler‑Natta o metalocenos, obteniéndose el polímero en forma de polvo o gránulos con un índice de fluidez (MFR) controlable entre 5 y 60 g/10 min.
| Parámetro de proceso | Valor típico |
|---|---|
| Método de polimerización | Lechada (slurry), gas fase o masa fundida |
| Catalizadores | Ziegler‑Natta, metalocenos |
| Temperatura de extrusión | 200 – 240 °C |
| Temperatura de moldeo por inyección | 220 – 250 °C |
| Temperatura de moldeo por soplado | 190 – 230 °C |
| Contracción de moldeo | 1.0 – 2.5 % |
| Secado previo (gránulos) | Normalmente no necesario; si se almacenó en ambiente húmedo: 2‑4 h a 80 °C |
Grados disponibles:
- Homopolímero: rigidez y resistencia térmica elevadas.
- Copolímero aleatorio (random): transparencia mejorada, menor punto de fusión.
- Copolímero en bloque (impacto): excelente resistencia al impacto a baja temperatura.
Aplicaciones
Sección titulada «Aplicaciones»Con una producción mundial que supera los 70 millones de toneladas anuales, el polipropileno se emplea masivamente en sectores como el envase y embalaje, la automoción y los textiles.
| Industria | Aplicaciones representativas |
|---|---|
| Envase y embalaje | Botellas, envases para yogur, tapas, vasos, pajitas, films para alimentos, bolsas tejidas (big‑bags), etiquetas |
| Automoción | Parachoques, salpicaderos, revestimientos interiores, cajas de batería, depósitos de líquidos |
| Textil | Ropa interior térmica, cuerdas, alfombras, no-tejidos (geotextiles, filtros), moquetas |
| Construcción | Tubos y accesorios de saneamiento (aguas grises), láminas de impermeabilización, bordes de jardinería |
| Equipamiento de laboratorio y médico | Vasos de precipitados, jeringuillas desechables, envases para esterilización, bandejas quirúrgicas |
| Bienes de consumo | Muebles de jardín, recipientes reutilizables, papelería, altavoces, cepillos, rastrillos |
| Billetes y documentos de seguridad | Billetes de polímero (copias de alta duración) |
Comparativa con materiales similares
Sección titulada «Comparativa con materiales similares»Con respecto al polietileno de alta densidad (HDPE), el polipropileno ofrece una resistencia a la tracción aproximadamente un 30 % mayor y una temperatura de deflexión térmica unos 20 °C más alta, si bien su resistencia al impacto a temperaturas bajo cero es inferior.
| Propiedad | PP homopolímero | HDPE | PVC rígido | PS (poliestireno) |
|---|---|---|---|---|
| Densidad (g/cm³) | 0.90 – 0.91 | 0.94 – 0.97 | 1.35 – 1.45 | 1.04 – 1.06 |
| Resistencia a la tracción (MPa) | 30 – 40 | 20 – 30 | 40 – 55 | 35 – 55 |
| Alargamiento a la rotura (%) | 150 – 600 | 300 – 800 | 2 – 80 | 1 – 3 |
| Temperatura de fusión (°C) | 130 – 171 | 125 – 135 | – (se descompone) | – (amorfo) |
| HDT a 0.455 MPa (°C) | 90 – 105 | 70 – 80 | 65 – 75 | 75 – 95 |
| Resistencia a ácidos/bases | Excelente | Excelente | Buena | Buena (limitada a algunos) |
| Resistencia a disolventes orgánicos | Baja (clorados, aromáticos) | Baja (igual tendencia) | Variable | Aceptable (algunos) |
| Reciclabilidad | Muy buena | Muy buena | Buena (limitada por aditivos) | Buena |
| Coste relativo por kg | 1.0 (referencia) | ~0.9 | ~1.1 | ~1.2 |
Reciclaje y sostenibilidad
Sección titulada «Reciclaje y sostenibilidad»El polipropileno tarda entre 20 y 30 años en descomponerse en vertederos, por lo que se ha desarrollado un proceso de reciclaje secundario que parte de la recolección, clasificación, limpieza y refundido a 240 °C (464 °F) para obtener granza reciclada lista para su transformación.
Proceso de reciclaje estándar (código de identificación SPI nº 5):
- Recolección – Acopio de residuos plásticos mezclados del flujo doméstico.
- Clasificación – Separación de productos de PP mediante su código de reciclaje.
- Limpieza – Eliminación de etiquetas, restos de contenido y contaminantes; posterior molido y lavado para obtener “escama limpia”.
- Reprocesado por fusión – La escama se granula y se extruye a 240 °C, cortándose en pequeños gránulos homogéneos.
- Obtención de nuevos productos – Se mide el índice de fluidez (MFR) y otras propiedades para dirigir el material reciclado hacia aplicaciones adecuadas.
Productos fabricados con PP reciclado:
- Cables de batería
- Cepillos y escobas
- Rascadores de hielo
- Paletas y bandejas
- Bordes de paisaje
- Luces de señalización
- Cajas de batería para automóviles
- Soportes para bicicletas
- Rastrillos y cubos de basura
Preguntas frecuentes (FAQ)
Sección titulada «Preguntas frecuentes (FAQ)»A continuación se responden 6 cuestiones habituales sobre el polipropileno, con datos cuantitativos que facilitan su selección en ingeniería.
¿Cuál es la temperatura máxima de uso continuo del PP?
Sección titulada «¿Cuál es la temperatura máxima de uso continuo del PP?»La temperatura máxima de uso continuo sin carga mecánica es de aproximadamente 100 °C (212 °F); con cargas ligeras puede mantenerse a 90 °C durante miles de horas sin degradación significativa.
¿Es el polipropileno apto para contacto con alimentos?
Sección titulada «¿Es el polipropileno apto para contacto con alimentos?»Sí, cumple con las regulaciones FDA y de la UE, soportando calentamientos repetidos hasta 100 °C (212 °F) en hornos microondas, aunque el contacto con aceites muy calientes (>120 °C) puede reblandecerlo.
¿Qué diferencias mecánicas existen entre el PP homopolímero y el copolímero?
Sección titulada «¿Qué diferencias mecánicas existen entre el PP homopolímero y el copolímero?»El homopolímero isotáctico presenta un módulo de flexión superior a 1.2 GPa y baja resistencia al impacto a -20 °C (<3 kJ/m²), mientras que el copolímero en bloque mantiene un Izod >10 kJ/m² a -20 °C sacrificando hasta un 20 % de rigidez.
¿Cómo afecta la radiación UV al polipropileno?
Sección titulada «¿Cómo afecta la radiación UV al polipropileno?»Sin estabilización, la exposición de 12 meses a intemperie provoca una pérdida de más del 50 % en la resistencia a la tracción debido a la foto‑oxidación; los estabilizadores UV y los negro de humo prolongan la vida útil a más de 5 años en exteriores.
¿Se puede soldar el polipropileno?
Sección titulada «¿Se puede soldar el polipropileno?»Sí, la soldadura por gas caliente o por placa caliente a 220–240 °C (428–464 °F) produce uniones con hasta el 80–90 % de la resistencia del material base, pero no admite adhesivos comunes sin pretratamiento.
¿Cuánto tarda el PP en biodegradarse en condiciones de vertedero?
Sección titulada «¿Cuánto tarda el PP en biodegradarse en condiciones de vertedero?»En un vertedero anaerobio, la descomposición completa del PP lleva de 20 a 30 años; en sistemas de compostaje industrial a más de 60 °C puede fragmentarse más rápido, pero sin alcanzar la biodegradación total.
Notas técnicas
Sección titulada «Notas técnicas»El índice de fluidez (MFR) del polipropileno comercial abarca de 5 a 60 g/10 min (230 °C / 2.16 kg), parámetro crítico para la selección del grado según el método de transformación (inyección, extrusión, soplado).
- Comportamiento al fuego: El PP puro es inflamable, con un índice de oxígeno límite (LOI) en torno al 17–18 %. Mediante aditivos ignífugos puede alcanzarse la clasificación V‑2 o incluso V‑0 en ensayos UL 94.
- Esterilización: Soporta esterilización con vapor a 121 °C por ciclos cortos (autoclave), pero sin nucleantes puede deformarse. La radiación gamma y el óxido de etileno no afectan significativamente sus propiedades.
- Unión y pintado: La baja energía superficial (~29 mN/m) dificulta el pegado y pintado; se recomienda tratamientos corona, plasma o imprimación con promotores de adhesión.
- Mecanizado: Se puede cortar, fresar y tornear con herramientas de acero rápido, pero el calor generado puede causar reblandecimiento local si no se refrigera adecuadamente.
- Aislamiento eléctrico: Excelente dieléctrico, con resistividad superficial >10¹⁶ Ω y rigidez dieléctrica de 20–30 kV/mm, ideal para carcasas de baterías y componentes electrónicos.
Fuentes consultadas
Sección titulada «Fuentes consultadas»- azom.com: https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=7899
- engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/polypropylene-pp-chemical-resistance-d_435.html
- steelnumber.com: https://www.steelnumber.com/en/steel_composition_eu.php?name_id=2557