Caucho Etileno Propileno
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7/17/2019 Caucho Etileno Propileno http://slidepdf.com/reader/full/caucho-etileno-propileno 1/9 Caucho etileno-propileno Introducción Los cauchos y elastómeros de etileno-propileno (también llamados EPM y EPDM) son unos de los cauchos sintéticos más usados y de mayor crecimiento para propósitos generales y especíicos! "e #endieron cerca de $%& toneladas métricas (' billones de libras) desde su introducción comercial en la década del *&! Las tecnologías de polimeri+ación y catálisis hoy en uso pro#een la habilidad de dise,ar polímeros para satisacer la demanda y de aplicaciones especíicas y las necesidades de procesamiento! La #ersatilidad en el dise,o y perormance del polímero ha resultado en el amplio uso en untas de hermeticidad para autos burletes para #idrio mangueras para radiador ardín y riego tubos cinturones aislante eléctrico membranas para techos modiicador de impacto en plásticos #ulcani+ado de termoplásticos y aditi#os para aceite de motor! Es un caucho de muy reciente historia pues su origen data de '*' cuando consiguió los primeros trabaos el proesor .! /iegler al polimeri+ar las oleinas y oleínas con alto peso molecular! "in embargo el polímero inicial de etileno-propileno no pudo salir al mercado hasta el a,o '*0 echa en 1ue descubrió el mismo proesor cómo reticulaba el elastómero con una aportación de a+ure (02) e incorporación de un tercer monómero y ad1uiría el compuesto propiedades #isco-elásticas! Propiedades y características Los cauchos de etileno-propileno se destacan por su resistencia al calor o3idación o+ono y a la intemperie debido a su estructura polimérica de cadena saturada! 4omo elastómeros no polares tienen buena resisti#idad eléctrica y resistencia a sol#entes polares como agua ácidos álcalis ésteres osatados y muchas cetonas y alcoholes! Los grados amoros o de baa cristalinidad tienen e3celente le3ibilidad a baa temperatura con una temperatura de transición #ítrea de -*&54! 6esistencias al agrietamiento por calor a temperaturas de '7&54 pueden ser obtenidas mediante sistemas de #ulcani+ación con a+ure y resistencias al calor de hasta '*&54 pueden obtenerse mediante cura con sistemas de peró3ido! La resistencia a la compresión es buena particularmente a altas temperaturas si son utili+ados sistemas de curado basados en a+ure o peró3idos! Estos polímeros responden de orma aceptable incluso con altas cargas de relleno y plastiicante disminuyendo su precio! Estos incluso pueden desarrollar alta resistencia al desgarro y a la tracción e3celente resistencia a la abrasión como así también se #e meorada su resistencia al hinchamiento por aceite y su retardo a la llama! Propiedades generales de los elastómeros de etileno-propileno Propiedades del polímero Valor 8iscosidad Mooney ML '90 : ';<54 <-;&&9 4ontenido de etileno 0< a $&2 en peso 4ontenido de dieno & a '<2 en peso Densidad &$* a &$%g = cm 7 Propiedades vulcanizado Valor Dure+a ("hore >) 7& a <
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Propiedades y usos del caucho
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Caucho etileno-propilenoIntroducción
Los cauchos y elastómeros de etileno-propileno (también llamados EPM y EPDM) son unos de los
cauchos sintéticos más usados y de mayor crecimiento para propósitos generales y especíicos! "e
#endieron cerca de $%& toneladas métricas (' billones de libras) desde su introducción comercial
en la década del *&! Las tecnologías de polimeri+ación y catálisis hoy en uso pro#een la habilidadde dise,ar polímeros para satisacer la demanda y de aplicaciones especíicas y las necesidades
de procesamiento! La #ersatilidad en el dise,o y perormance del polímero ha resultado en el
amplio uso en untas de hermeticidad para autos burletes para #idrio mangueras para radiador
ardín y riego tubos cinturones aislante eléctrico membranas para techos modiicador de impacto
en plásticos #ulcani+ado de termoplásticos y aditi#os para aceite de motor!
Es un caucho de muy reciente historia pues su origen data de '*' cuando consiguió los
primeros trabaos el proesor .! /iegler al polimeri+ar las oleinas y oleínas con alto peso
molecular! "in embargo el polímero inicial de etileno-propileno no pudo salir al mercado hasta el
a,o '*0 echa en 1ue descubrió el mismo proesor cómo reticulaba el elastómero con una
aportación de a+ure (02) e incorporación de un tercer monómero y ad1uiría el compuestopropiedades #isco-elásticas!
Propiedades y características
Los cauchos de etileno-propileno se destacan por su resistencia al calor o3idación o+ono y a la
intemperie debido a su estructura polimérica de cadena saturada! 4omo elastómeros no polares
tienen buena resisti#idad eléctrica y resistencia a sol#entes polares como agua ácidos álcalis
ésteres osatados y muchas cetonas y alcoholes! Los grados amoros o de baa cristalinidad tienen
e3celente le3ibilidad a baa temperatura con una temperatura de transición #ítrea de -*&54!
6esistencias al agrietamiento por calor a temperaturas de '7&54 pueden ser obtenidas mediante
sistemas de #ulcani+ación con a+ure y resistencias al calor de hasta '*&54 pueden obtenersemediante cura con sistemas de peró3ido! La resistencia a la compresión es buena particularmente
a altas temperaturas si son utili+ados sistemas de curado basados en a+ure o peró3idos!
Estos polímeros responden de orma aceptable incluso con altas cargas de relleno y plastiicante
disminuyendo su precio! Estos incluso pueden desarrollar alta resistencia al desgarro y a la
tracción e3celente resistencia a la abrasión como así también se #e meorada su resistencia al
hinchamiento por aceite y su retardo a la llama!
Propiedades generales de los elastómeros de etileno-propileno
Propiedades del polímero Valor
8iscosidad Mooney ML '90 : ';<54 <-;&&94ontenido de etileno 0< a $&2 en peso
4ontenido de dieno & a '<2 en peso
Densidad &$* a &$%g = cm7
Propiedades vulcanizado Valor
Dure+a ("hore >) 7& a <
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6esistencia a la tracción % a ;'MPa
Elongación '&& a *&&2
4ompresión ;& a *&2
?emperatura de trabao -<& a '*&54
6esistencia al desgarro Mediana a buena6esistencia a la abrasión @uena a e3celente
Elasticidad Mediana a buena
Propiedades eléctricas E3celentes
Los rangos pueden ser mayores dependiendo la composición! Ao todas las propiedades pueden
lograrse en un mismo compuesto!
Estructura y síntesis química
Los cauchos de etileno-propileno son sinteti+ados tanto en blo1ues o a partir de monómeros como
los polímeros termoplásticos polipropileno y polietileno! El etileno y el propileno son combinados al
a+ar para producir polímeros elásticos y estables! Bna amplia amilia de elastómeros de etileno-
propileno pueden ser producidos alcan+ando desde estructuras amoras no cristalinas hasta semi-
cristalinas dependiendo de la composición del polímero y de cómo son combinados! Estos
polímeros también son producidos en un amplio rango de #iscosidades Mooney (o pesos
moleculares)!
El etileno y el propileno se combinan para ormar un polímero de cadena carbonada saturada
1uímicamente estable generando una e3celente resistencia al calor a la o3idación al o+ono y a la
intemperie! Bn tercer monómero dieno no conugado puede ser terpolimeri+ado de orma
controlada para mantener la cadena saturada y una +ona reacti#a no saturada a un lado de la
cadena principal susceptible de surir #ulcani+ación o modiicación 1uímica del polímero! Los
terpolímero son denominados EPDM (etileno-propileno-dieno con la M haciendo reerencia a la
estructura de cadena saturada)! El copolímero etileno-propileno se denomina EPM!
Estructura química del EPDM con ENB
Cay dos clases de terpolímero comnmente utili+ados principalmente el etiliden norboneno (EA@)
seguido de diciclopentadieno (D4PD)! 4ada dieno se incorpora con una dierente tendencia para
introducir una larga cadena ramiicada o polímeros con cadenas laterales 1ue inluyen en el
procesado y el grado de curado por #ulcani+ación con a+ure o peró3ido! Bna dierencia importante1ue introduce el dieno es la posibilidad de un centro reacti#o propicio para la #ulcani+ación con
a+ure a dierencia del EPM 1ue no puede ser #ulcani+ado con a+ure por carecer de
insaturaciones en su cadena carbonada!
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?abla de comparación segn el dieno utili+ados
Dieno CuraPropiedades obtenidas
Cadenas largas ramiicadas
EA@ 6ápido y alto grado
de curado
@uena resistencia a la
tracción y compresión
De media a baa
D4PD Lento curado con
a+ure
@uena resistencia a la
compresión
Ele#ada
tro tercer monómeros utili+ado aun1ue menos recuente es el #inil norborneno (8A@)! Los
dienos por lo general comprenden desde el ;<2 hasta un ';2 en peso de la composición sir#en
como enlaces cru+ados para el curado con a+ure y uncionan como un coagente en el curado con
peró3idos!
4atali+adores especiales son utili+ados para polimeri+ar los monómeros en estructuras poliméricas
controladas! Desde un comien+o en los elastómeros de etileno-propileno han sido utili+adas una
amilia de catali+adores denominados de /iegler-Aatta! Las meoras en los catali+adores y
procesos dieron como resultado el incremento de la producti#idad manteniendo la estructura del
polímero!
Estos catali+adores se orman in situ por reacción de las sales de #anadio y haluros de al1uilo-
aluminio! Más recientemente una nue#a amilia de catali+adores denominadas metaloceno ue
desarrollada y utili+ada en la producción comercial de elastómeros de etileno-propileno!
Procesos de abricación
E3isten tres grandes procesos comerciales de polimeri+ación de caucho etileno-propilenoF en
solución en suspensión y en ase gaseosa! Los sistemas de producción #arían segn el productor!
Cay dierencias en el grado del producto obtenido dependiendo de cada productor y proceso
usado pero todos son capaces de generar una #ariedad de polímero de EPM o EPDM! La ormaísica puede #ariar desde sólidos como balas pellets y gránulos a me+clas con aceites!
El proceso de polimerización en solución es el más ampliamente utili+ado y su gran #ersatilidad
logra una amplia gama de polímeros! El sistema de etileno propileno y catali+ador son
polimeri+ados en e3ceso de sol#ente hidrocarbonado! "i son utili+ados estabili+adores y aceites
estos son a,adidos directamente después de la polimeri+ación! El sol#ente y monómeros no
reaccionados son entonces separados mediante agua caliente #apor o mediante e#aporación
mecánica! El polímero el cual se halla en orma de grumos es secado mediante eliminación del
agua en tornillos prensas mecánicas y=o hornos de secado! Los grumos secos son luego
conormados en balas o e3truidos en pellets! Los polímeros de alta #iscosidad son #endidos a
granel en orma de balas desmenu+adas o pellets! Los grados amoros son comerciali+adoscomnmente en balas sólidas!
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Esquema del proceso de polimerización en solución
El proceso de polimerización en suspensión es una modiicación de la polimeri+ación en masa!
El sistema de monómeros y catali+ador es inyectado en un reactor lleno con propileno! La
polimeri+ación tiene lugar en orma inmediata ormando grumos de polímero 1ue no es soluble en
el propileno! La polimeri+ación en suspensión reduce la necesidad de sol#ente y e1uipos para la
manipulación del sol#ente y la baa #iscosidad de la suspensión ayuda al control de la temperatura
del proceso y a la manipulación del producto! El proceso no está limitado por la #iscosidad de la
solución de orma 1ue polímeros con altos pesos moleculares pueden ser producidos sin un
proceso adicional! La eliminación del propileno y termonómero completan el proceso antes del
conormado y embalado del producto!
Esquema del proceso de polimerización en suspensión
La tecnología para polimerización en estado gaseoso ue recientemente desarrollada para la
obtención de cauchos de etileno-propileno! El reactor consiste en un lecho luidi+ado #ertical! Los
monómeros y nitrógeno en orma de gas con el catali+ador son introducidos al reactor y el productosólido es remo#ido periódicamente! El calor de reacción es retirado mediante la circulación de gas
1ue además sir#e para generar el lecho luido! Ao son utili+ados sol#entes eliminando la
necesidad de una etapa posterior de eliminación la#ado y secado! Este proceso tampoco está
limitado por la #iscosidad de la solución con lo 1ue se logran polímeros con altos pesos
moleculares sin aectar la producti#idad! "e inyecta una cantidad sustancial de negro de humo al
reactor como un ayudante de luidi+ación para pre#enir 1ue se peguen los gránulos de polímeros
ormados entre sí o en las paredes del reactor! Pero los productos preparados incluso con unos
ni#eles baos de negro de carbono son completamente negros y no resultan satisactorios para
aplicaciones 1ue re1uieren productos coloreables! >gentes coadyu#antes blancos coloreables de la
luidi+ación incluyen dierentes tipos de sílices calcinadas arcillas talco y carbonato de calcio! Bn
problema principal de la adición de estos coadyu#antes de la luidi+ación blancos coloreables
durante la producción es su tendencia a generar unas uertes cargas estáticas negati#as lo 1ue
en condiciones de polimeri+ación conduce a 1ue se acumule resina sobre las paredes del reactor!
Lo 1ue puede ser sal#ado con la utili+ación de algn agente antiestático!
El producto obtenido se orma en gránulos para permitir un rápido me+clado posterior!
Productores
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Los mayores productores y pro#eedores de EPM y EPDM son @ayer Polymers 4rompton 4orp!
E33on-Mobil 4hemical 4o! D"M Elastomers Dupont DoG Elastomers Cerdillia H"6 .umho
Polychem Mitsui 4hemicals Polimeri Europa y "umitomo 4hemical 4o!
Procesado y vulcanización
El procesado la #ulcani+ación y las propiedades ísicas de los elastómeros de etileno-propileno
son en gran medida controlados por las características de contenido de etileno contenido de dieno
peso molecular (#iscosidad Mooney) y la distribución del peso molecular! Por eemplo
disminuyendo el contenido de etileno disminuye la cristalinidad y las propiedades asociadas como
dure+a y módulo!
Contenido de dieno
Los copolímeros etileno-propileno sólo puede ser reticulado con peró3idos o radiación! Mientras
1ue los terpolímeros etileno-propileno-dieno pueden ser reticulados tanto con peró3idos como con
a+ure! ?he cure rate and the crosslinI density increase Gith increasing diene content! La grado de
curado y la densidad de reticulación se incrementa con el aumento del contenido de dieno!
Los terpolímeros con altos ni#eles de EA@ son especialmente adecuados para la producción de
periles por #ulcani+ación continua a baa presión o para co-#ulcani+ación de cauchos de dieno!
Contenido de etileno
La distribución del comonómero de propileno puede #ariar de a+ar a alternante! "i los contenidos
de etileno y propileno son apro3imadamente iguales ambos monómeros dentro de la molécula del
polímero se distribuyen por igual es decir el caucho es amoro!
"i el contenido de etileno es más o menos *<2 en peso las secuencias de etileno crecen en
nmero y longitud! Estas secuencias son capaces de ormar cristales! Propileno interrumpe
secuencias largas de etileno y les impide cristali+arF
- En los baos ni#eles de propileno (por debao del 7< por ciento en peso) una pe1ue,a cantidad
de cristalinidad está presente lo 1ue proporciona al EPM buena resistencia en #erde!
- En los altos ni#eles de propileno (por encima de <& por ciento en peso) sólo e3isten cortas
secuencias de etileno en la cadena del polímero pro#ocando 1ue no haya cristalinidad!
- En el #ulcani+ado una mayor cristalinidad del polímeros resulta en una resistencia a la tracción
meorada y una mayor dure+a pero también con una mayor resistencia a la compresión en baas
temperaturas!
tros eectos del aumento de contenido de etileno incluyenF
- Meora la resistencia #erde en río!
- E3trusión buena
- >lta capacidad de llenado con carga y plastiicante!
Peso molecular
El peso molecular del caucho EP se puede #ariar dentro de un rango relati#amente amplio durante
la polimeri+ación! En general las de mayor peso molecular proporcionan las siguientes
propiedadesF
- Mayor resistencia en #erde a temperaturas ele#adas
- Mayor capacidad para relleno = carga de aceite!
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- 4ompresión inerior
- Meor resistencia a la rotura
El peso molecular del polímero tiene una inluencia considerable en la resistencia al colapso de
e3truidos a temperaturas ele#adas! Esta es una propiedad de especial importancia para la
producción continua de productos de e3trusión! tro actor 1ue tiene inluencia es la distribución
del peso molecular!
La #iscosidad Mooney de EPDM da una indicación del peso molecular del polímero!
?abla resumen de características generales de los elastómeros de etileno-propileno
Característica Elevado !a"o
4ontenido de
etileno
@uena resistencia a la tracción en #erde
Meora e3trusión
Ele#ada resistencia a la tracción y módulo
>lta carga (reduce costos)
@aa temperatura de le3ión
@aa dure+a y módulo
Meora calandrado y molienda
4ontenido de dieno Dierentes grados de curado
Mayor #ersatilidad
@uena resistencia a la compresión
Módulo ele#ado
6esistencia al 1uemado
>lta estabilidad térmica
@aa dure+a y módulo
Peso molecular @uena resistencia a la tracción desgarro y módulo
Ele#ada carga
@uena resistencia en #erde
6esistencia al colapsado
Jacilidad para el me+clado
Meores grados para e3trusión
Meora calandrado
@aa #iscosidad
6esistencia al 1uemado
Distribución del
peso molecular
Meora el procesado (e3trusión calandrado y
molienda)
6esistencia al colapsado
4urado ele#ado
@ao hinchamiento
Diiculta procesado
#plicaciones principales
Vehículos
El caucho EPDM se utili+a comnmente en sellante en todos los #ehículos! Esto incluye sellos de
las puertas untas de #entanas sellos de la carrocería y a #eces untas para el capote!
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Burlete de EPDM
En general EPDM se utili+a especialmente en las mangueras en el circuito del sistema de
enriamiento de un automó#il!
Manguera de EPDM
>demás el EPDM puede ser utili+ado como tubo de carga de aire en motores turbo! Más
especíicamente se puede utili+ar para conectar el lado río del rerigerador de aire de carga
(también conocido como KintercoolerK) para el colector de admisión!
$ellado de puertas de c%maras rigoríicas
El EPDM orece una buena perormance en el aislamiento térmico! "e utili+a en puertas de
cámaras rigoríicas para el sellado!
Burletes de EPDM para armado de cámaras frigoríficas
Equipo de seguridad
Los cauchos de etileno-propileno se utili+an también como material para las untas de la cara de los
respiradores industriales con mayor recuencia elegida ya 1ue el uso de la silicona se debe e#itar
por lo general en ambientes con pintura en aerosol de industrias automotrices!
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Máscara de gases
#islamiento de cables
El EPDM se utili+a también como material para la en#oltura e3terior de los cables utili+ados en los
aparatos eléctricos para la instalación al aire libre o e3puestas a la lu+ B8!
Cubierta exterior de cables
Impermeabilización de techos
El EPDM se utili+a como re#estimiento a prueba de agua de techos! ?iene la #entaa de 1ue no
contamina el agua de llu#ia escurrida 1ue es de #ital importancia si el due,o de casa desea utili+ar
esta agua para la higiene personal! 8arias casas cuentan con acumuladores de agua de llu#ia por
lo tanto deben hacer uso de este tipo de techos!
Membrana de cauco de etileno!propileno
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Colocación de membrana de EPDM en teco
Estanques
Láminas de caucho EPDM se utili+a para la línea a prueba de agua y estan1ues artiiciales!
"abricación de estanque artificial
