Correlación entre el índice de fluidez y la función de distribución de escisión de cadenas durante la degradación termomecánica del polipropileno

Correlation between Melt Flow Index and Chain Scission Distribution Function during the Thermo-Mechanical Degradation of Polypropylene

Los cambios en el índice de fluidez se relacionaron con el desplazamiento de la curva de distribución del peso molecular (MWD) producido por la degradación termomecánica del polipropileno (PP) durante el multiprocesado. La degradación se modelizó mediante la función de distribución de escisión de cadenas (CSDF), que cuantifica el desplazamiento de la curva de distribución del peso molecular en función del número de extrusiones. El efecto es normalmente la reducción del peso molecular, lo que significa valores positivos para la CSDF y la reducción de la viscosidad de fusión del polímero. El desplazamiento del peso molecular medio (Log$\overline{M}$​_w(0) - Log$\overline{M}$​_w(D)) calculado a partir del peso molecular medio antes y después de la degradación se solapa con la curva CSDF y muestra una relación lineal con los valores MFI. El proceso de degradación termomecánica del polipropileno puede visualizarse mejor cuando las curvas CSDF se correlacionan con los valores MFI.

INTRODUCCIÓN

El polipropileno, producido industrialmente por catálisis Ziegler-Natta, tiene una masa molar elevada y una amplia curva de distribución de masas molares. Cuando se somete a las tensiones que implican las altas temperaturas y tensiones de cizallamiento típicas del procesado, sufre una degradación y las cadenas más largas se rompen, generando cadenas más pequeñas, disminuyendo la masa molar media de la resina y, al mismo tiempo, estrechando la curva de distribución de la masa molar. Este efecto puede utilizarse de forma controlada, iniciándose con la ayuda de un peróxido orgánico, modificando el polipropileno durante la extrusión. Este proceso es una extrusión reactiva y el polímero se conoce como polipropileno de reología controlada (CR-PP). El mecanismo aceptado para este proceso es el de una iniciación con formación de radicales libres por descomposición térmica del peróxido, seguida de abstracción de un hidrógeno de la cadena polimérica, ruptura del enlace intramolecular C-C y la consiguiente escisión de la cadena.

Bremner y Rudin estudiaron la variación del índice de masa fundida (IMF) de una serie de poliestirenos, polipropilenos y polietilenos de baja y alta densidad. En este trabajo demostraron que existe una relación simple entre los valores del índice de fluidez (MFI) y la masa molar media. En el caso del PP y el PS existe una relación lineal entre los valores del MFI y la masa molar media. Una de las variables utilizadas para controlar la degradación de los polímeros es el número medio de escisiones de cadena (ns), definida como la relación entre la masa molar numérica media antes de la tensión termomecánica, denominada inicial o de referencia (Mn(0)), y después de la aplicación con su consiguiente degradación (Mn(D)).