Solid State Polymerization: Its Action on Thermal and Rheological Properties of PET/PC Reactive Blends

Polimerización en estado sólido: Su acción sobre las propiedades térmicas y reológicas de las mezclas reactivas de PET/PC

Se estudió la polimerización en estado sólido (SSP) de mezclas de extrusión reactiva de PET/PC -con y sin catalizador de cobalto- a diferentes proporciones de polímero. Se realizaron evaluaciones térmicas y reológicas. Los resultados del DSC mostraron cambios en la Tg, Tch, Tm y Xc del PET. El índice de fluidez (MFR) disminuyó para el PET y las mezclas. La viscosidad intrínseca aumentó. La variación de las propiedades calorimétricas y reológicas podría atribuirse a las reacciones de extensión de cadena del PET: esterificación y transesterificación. Estas reacciones provocaron un aumento de la masa molar del PET, desplazando en consecuencia la Tg del PET a una temperatura más baja y la cristalización del PET, además de reducir la miscibilidad y la fluidez de la mezcla.

INTRODUCCIÓN

El polietileno tereftalato (PET) y el policarbonato (PC) son poliésteres comerciales obtenidos a través de la policondensación. Su amplia aplicación como polímeros de uso común y de ingeniería se debe a sus notables propiedades térmicas y mecánicas. Son fáciles de procesar mediante extrusión, inyección, moldeo por soplado y termoformado. Es bien sabido que los polímeros de condensación pueden aumentar su grado de polimerización al calentarse en el rango de temperatura entre la temperatura de transición vítrea (Tg) y la temperatura de fusión cristalina (Tm). Bajo estas condiciones, los grupos terminales de las cadenas poliméricas tienen suficiente movilidad para reaccionar entre sí, generando materiales con mejores características físico-mecánicas, debido al aumento de la masa molar promedio. Este proceso se llama polimerización/policondensación en estado sólido, o polimerización en estado sólido (SSP). Por ejemplo, el nylon-6, nylon-6,6 y el PET para botellas de alta dureza y módulo se obtienen aplicando el proceso de SSP[1-5]. Los parámetros de reacción del SSP - temperatura, gránulos de polímero, gas de arrastre o vacío - tienen más influencia en la velocidad de polimerización en comparación con la policondensación en estado fundido[6]. En el SSP, la temperatura - por encima de Tg y por debajo de Tm - controla la movilidad de los grupos funcionales reactivos terminales del pre-polímero para reaccionar entre sí. La temperatura debe ser lo suficientemente alta como para inducir el crecimiento de la cadena, pero no tan alta como para llevar a la ciclación y otras reacciones secundarias. Además, las partículas de pre-polímero pueden tener un grado de cristalinidad crítico para evitar su fusión, y el sistema necesita la aplicación adecuada de un gas inerte o vacío para liberar los subproductos de la reacción[7-13].

En los estudios de SSP, generalmente se evalúan la temperatura y el tiempo de residencia. Lucas et al.[14] evaluaron la influencia de ambos en el SSP para producir PET. El estudio mostró que se lograron una alta viscosidad intrínseca y, consecuentemente, una alta masa molar debido al aumento de ambos parámetros de reacción.