martes, 3 de abril de 2012

Copolímero de olefina cíclica (COC)

Introducción
Con el nombre de copolímero de olefina cíclica (o COC del inglés Cyclic Olefin Copolymer) se designa a varios tipos de polímeros amorfos hechos por varios fabricantes de polímeros. El COC es una clase relativamente nueva de polímeros cuando se compara con polipropileno y polietileno. Este material se utiliza principalmente en aplicaciones que requieren una claridad como la del vidrio, incluyendo lentes, frascos, monitores y dispositivos médicos.

Tipos de COC
En 2005 hubo varios tipos de copolímeros olefínicos cíclicos comerciales basados en diferentes tipos de monómeros cíclicos y métodos de polimerización. Los copolímeros de olefinas cíclicas se producen por copolimerización en cadena de monómeros cíclicos tales como norborneno o etraciclododeceno con eteno (TOPAS Advanced Polymer's TOPAS, Mitsui Chemical's APEL), o polimerización por metátesis de apertura de anillo (ROMP) de diversos monómeros cíclicos seguido por hidrogenación (Japan Synthetic Rubber's ARTON, Zeon Chemical's Zeonex y Zeonor). Estos últimos, utilizando un solo tipo de monómero, son más apropiadamente llamados polímeros de olefinas cíclicas (COP).
Comúnmente el COC se obtiene por polimerización de etileno con norbonene utilizando catalizadores de metaloceno.
Estructura química del COC

El COC ofrece una fuerte compatibilidad con el polietileno. Su compatibilidad es mayor con polietilenos lineales como el LLDPE, pero es aceptable para su uso con polietileno de baja densidad y polietileno de alta densidad. Puede ser diluido con un 10% de LLDPE sin comprometer el rendimiento de manera significativa, para las necesidades de la mayoría de aplicaciones.
Películas de mezclas COC/LLDPE ofrecen mayor uniformidad, módulo/rigidez y termoformado. Estas mejoras permiten un mejor producto para termoformado al producirlo con una película delgada. Las investigaciones recientes muestran que el uso de COC en una capa delgada produce los mismos beneficios e inclusive más efectivos. Por ejemplo, un film con 15% COC en una capa fina funciona mejor que una mezcla de COC del 20% en el film monocapa.
Las películas multicapa de COC/LLDPE han mejorado la conformabilidad, las propiedades ópticas, la dureza y la resistencia a la perforación frente a películas similares como EVA/ionómero coextruido en una base de costo comparable. Las películas multicapas de COC/LLDPE también pueden compararse favorablemente con muchas estructuras de nylon (PA), mientras que se elimina la necesidad de capas de unión adhesiva. La eliminación de capas de unión y las resinas no-olefinas simplifica la logística de producción y permite el uso de la película reciclada debido a la compatibilidad entre el COC y el polietileno.

Propiedades físicas y químicas
El COC tiene una transparencia similar al vidrio en su forma natural. Presenta buenas propiedades ópticas comparables al PMMA. Un COC típico tendrá un mayor módulo (módulo elástico) que el polietileno de alta densidad (HDPE) y el polipropileno (PP). El COC también tiene una barrera de humedad alta para un polímero claro, junto con una baja tasa de absorción. También presenta una buena barrera a los aromas y fragancias por lo que tendría una buena performance en capas de películas coextruidas para el envasado de alimentos. En aplicaciones médicas, el COC se observó como un producto de alta pureza con bajos extraíbles. El COC es también un producto libre de halógenos.
Algunas propiedades pueden variar según al contenido de comonómero. Estos incluyen la temperatura de transición vítrea, viscosidad y la rigidez. La temperatura de transición vítrea de estos polímeros pueden superar los 150°C.
Contenido de copolímero y resistencia al calor
Un mayor contenido de olefina cíclica (norborneno) en el copolímero provee una mayor temperatura de transición vítrea. El contenido de norboneno puede variar entre 62 a 82 % en peso.
El COC y el COP son generalmente atacados por disolventes no polares, tales como tolueno. El COC principalmente muestra una buena resistencia química a los demás solventes.

Tabla de propiedades típicas
Propiedades físicas
Unidad
Método
Valor
Viscosidad relativa del fundido MVR a 260°C/2.16kg
ml/10 min
ISO 1133
4-56
Viscosidad relativa del fundido MVR a HDT +115°C/2.16 kg
ml/10 min
ISO 1133
2-25
Densidad
g/cm3
ISO 1183
1,02
Absorción de agua (24h de inmersión en agua a 23°C
%
ISO 62
<0,1
Permeabilidade al vapor de aqua a 23°C y 85% de humedad relativa
g.mm/m2.d
DIN 53 122
0,023-0,035
Contracción de Moldeado (2 mm espesor de pared)
%
-
0,4-0,7
Propiedades mecánicas
Unidad
Método
Valor
Resistencia de estiramiento
MPa
ISO 527
66
Estiramiento de Rotura
%
-
3-10
Módulo de tensión
MPa
50 mm/min
2600-3200
Resistencia de Impacto (Charpy)
kJ/m2
ISO 179
13-20
Resistencia de Impacto-rotura (Charpy)
kJ/m2
ISO 179
1,7-2,6
Dureza - marca de esfera, valor 30 seg
N/mm2
ISO 2039
130-184
Propiedades Térmicas
Unidad
Método
Valor
HDT (Temperatura de deflación térmica) HDT/B (0.45 MPa)
°C
ISO 75
75-150
Coeficiente de expansión térmico lineal
°C–1
ISO 11359
0,6.10-4-0,7.10-4
Fuente http://www.ticona.com

Tabla de resistencia química
Medio
Comportamiento
Solución jabonosa
Resistente
Ácido clorhídrico 36%
Resistente
Ácido sulfúrico 40%
Resistente
Ácido acético >99%
Resistente
Ácido nítrico 65%
Resistente
Solución soda caustica 50%
Resistente
Solución de amoniaco
Resistente
Metanol
Resistente
Etanol
Resistente
Isopropanol
Resistente
Acetona
Resistente
Butanona
Resistente
Benzaldehído
Resistencia limitada
Cloruro de metileno
No resistente
n-Pentena
No resistente
Heptano
No resistente
Tolueno
No resistente
Hexano
No resistente
Nafta
No resistente
Acido oleico
No resistente
Fuente http://www.ticona.com

Aplicaciones
Extrusión
El COC puede ser extruido tanto por equipos de película soplada como de película colada. Las condiciones de procesamiento son muy similares a otras poliolefinas. Se recomienda una extrusora de L/D de al menos 24:1 y un diseño de tornillo de baja compresión. Tornillos de barrera de mezcla funcionan muy bien y secciones tipo Maddock de mezcla han demostrado ser eficaces, pero no son necesarios. El diseño del cabezal tipo percha de cabezal plano y el cabezal en espiral de película soplada son aceptables. Estas películas se utilizan en aplicaciones de consumo como envases para alimentos y farmacéuticos. Las estructuras comerciales de COC utilizados en envases tipo blíster suelen ser coextruido con un grueso núcleo de COC y delgadas capas de polipropileno. El PVC y el PVDC también se pueden colocar en las capas a través de la laminación. La extrusión de tubos es otro método que puede ser utilizado para hacer tubos reforzados o tuberías de COC.
Película colada de COC

Blíster
Inyección
Aunque se lo pueda utilizar en muchos tipos diferentes de moldeo (moldeo por soplado y moldeo por soplado y estirado), el COC se utiliza principalmente en el moldeo por inyección. Su claridad natural lo hace útil en lentes para cámaras, proyectores y copiadoras. El COC tiene poco o ningún extraíbles que lo hacen útil en dispositivos médicos (jeringas) y de diagnóstico (bandejas de microtritaciones para escaneo de alto número de muestras, cubetas para micro estructuras, tubos de ensayo para análisis clínicos y frascos para monitoreo espectroscópico de reacciones bioquímicas). La mayoría de los grados de COC también pueden someterse a la esterilización por radiación gamma, vapor y óxido de etileno.
Dispositivos médicos y de diagnóstico de COC
Otros usos
El COC también exhibe excelentes propiedades eléctricas a altas frecuencias; por lo que se prevé su uso en aplicaciones en dispositivos eléctricos.



Fuentes:

http://www.polyplastics.com
http://www.ticona.com
http://www.topas.com
http://en.wikipedia.org
http://www.schott.com
http://www.hipolymers.com.ar


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