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miércoles, 3 de abril de 2013

Síntesis de Acetaldehido

En los post "Propiedades físicas del PET" y "Efectos nocivos del PET" se menciono el acetaldehído como uno de los componentes y el comportamiento a altas temperaturas. En este post a manera didáctica describiremos el método de síntesis de Acetaldehído a nivel laboratorio.


Colocar 260ml de ácido sulfúrico al 23% en un matraz bola  de 1500 ml. Conecte un embudo de adición al matraz, y se pasa por destilación al vacío para recibirlo en un matraz de 500 ml. El matraz de recibo debe de estar sumergido en un baño de hielo y sal para enfriar el destilado cuando se trate de nuevo. Puede utilizarse un dispositivo para destilado en vacío, pero no es necesario utilizar vacío  el adaptador de vacío es simplemente proporciona un medio para igualar la presión.
Preparar una solución de 100 g de dicromato de sodio en 200 ml de agua y 127 ml de alcohol etílico  El factor en la cantidad de agua ya est en el alcohol etílico cuando se prepara la solución, por ejemplo 100 ml de alcohol al 95% tiene 5 ml de agua. Colocar esta solución en el embudo de adición, acomodar el embudo de tal manera que este aproximadamente 3 cm por encima de la superficie del ácido.
Calentar el ácido hasta que empiece a hervir, a continuación, añadir la mezcla en el embudo en un flujo constante en el ácido, al ser una reacción exotérmica no sera necesario calentar el matraz con otra fuente. El calor generado sera suficiente para destilar  el alcohol y los restos de acetal sobre el acetaldehído. Si los vapores de acetaldehído empiezan a escapar del matraz, regule la destilación disminuyendo la cantidad de la solución de dicromato adicionada. Si la reacción del matraz no hierve por su cuenta, caliente gentilmente por un corto tiempo hasta que inicie el hervor.
El producto obtenido es Acetaldehído crudo pero difícil de separar y controlar la destilación del alcohol y acetal mezclado  para ello puede ser convertido a Acetaldehído de Amonio y después regresar a Aldehído puro.



El próximo post definiremos el procedimiento para obtener Acetaldehido puro, manejo de este y su utilidad en la industria.

sábado, 29 de diciembre de 2012

Propiedades fisicas del PET

En la entrada de Efectos nocivos del PET vimos en breve algunas propiedades del PET, ahora tratre de extender esta informacion empezando por la categoria de este polímero que entra dentro de los Poliesteres.
Los poliesteres son formados por una reacción de condensación similar a la reacción usada para obtener poliamidas o nylon. Un diácido y un dialcohol se hacen reaccionar para formar el poliester con eliminación de agua como se muestra a continuación:


Usualmente el diacido utilizado es aromatico. Las resinas de poliesteres pueden ser formuladas para ser quebradizo y duro, resistente y elastico o suave y flexible. Se puede combinar con materiales para reforzarlas como fibras de vidrio, que ofrecen una resistencia excepcional, gran resistencia en relacion al peso, resistencia química y otras excelentes propiedades mecanicas. Los tres materiales dominantes de esta familia de plasticos son el Policarbonato (PC), Polibutilen teraftalato (PBT) y el que es de nuestro interes en esta entrada, el Polietilenteraftalato (PET) . Los poliesteres termoplsticos tienen propiedades del Nylon 6 y Nylon 66, pero tienen menor absorcion de agua mayor estabilidad dimensional que el nylon.

El PET es el poliester termoplastico mas comun y en ciertas ocasiones llamado simplemente "poliester" en alguna literatura causa cierta confusion con el resto de los termoplasticos de esta familia. Como material termoplastico el PET lo encontramos en 2 estados, AMORFO (transparente), y semicristalino (opaco y blanco). El PET semicristalino tiene buena resistencia, ductilidad, rigidez y dureza. El PET amorfo tiene mejor ductilidad pero menos rigidez y dureza. Absorve muy poca agua, la estructura es la siguiente:

El PET tiene buenas propiedades de barrera contra el oxigeno y el dioxido de carbono, por ello, es utilizado para el envasado de bebidas carbonatadas y no carbonatadas. Otras aplicaciones incluyen bandejas de comida para el uso del horno, bolsas para asar, cintas de audio / vídeo, y componentes mecánicos.


viernes, 22 de abril de 2011

Efectos Nocivos del PET

  A la mayoría de los que entran en este blog, han tenido en su bandeja de entrada alguna presentación en PPT mencionando los peligros de ingerir bebidas envasadas en PET.

    Nada lejos de la realidad, sin embargo, hay que considerar las condiciones en las que manejamos estos envases. En la mayoría de los casos, seguimos tomando los envases como algo perpetuo, que sin importar las condiciones ambientales estos no sufren mayores cambios, o por le menos no los suficientes como  para afectarnos... FALSO, toda variable afecta en menor o mayor medida.

    En el caso de los envases plásticos, el material utilizado para su fabricación es basado en el principio de esterificación de ácidos dicarboxilicos saturados con alcoholes difuncionales [1], a través de polimerización por condensación, en las que las moléculas de monómero se combinan con pérdida de una molécula simple, como agua [2]. El material obtenido es Polietilentereftalato (PET) y es el sustituto utilizado a nivel mundial a partir de los 80's para los productos envasados en vidrio, principalmente las bebidas carbonatadas y últimamente en el envasado de agua para consumo humano.

    Pero, ¿como puede ponerse en riesgo el producto envasado?, la concentración de Acetaldehído (AA). De a cuerdo con Steve Stafford, Representante Senior de Voridian Container Plastic Group en su platica para Bottledwaterworld sobre el tema, explico:

"El acetaldehído es un componente que existe de forma natural en frutas cítricas y otros alimentos. El acetaldehído se genera cuando las botellas de PET se están formando. Con el crecimiento de la popularidad de los contenedores de PET, las compañías productoras de agua se han comenzado a preocupar más por el acetaldehído y cómo puede afectar en el sabor del producto."[3]


Fig 1. Molécula de Acetaldehído http://www.chembase.com

    La resina de PET inicialmente es secada y procesada a altas temperaturas (mayores de 260°C) cuando son utilizadas en las máquinas inyectoras para obtener Preformas (Fig 2) y posteriormente el material es retrabajado recalentandolo y estirandolo por medio del proceso denominado Soplado Bi-orientado moldeandolo en el producto final que es el Envase que conocemos y vemos en el mercado (Fig 3).

    Preforma cristal

Fig 2. Preforma Cristal

       

Fig 3. Botella PET

    “Es durante este procesamiento que el acetaldehído se genera y después se retiene o atrapa en la matriz del bote o contenedor. Desde que el contenedor de acetaldehído se enfría a temperatura ambiente, el acetaldehído emigra a la atmósfera o a los contenedores de empaquetado, afectando el sabor. La cantidad de acetaldehído que emigra es directamente proporcional al tiempo y a la temperatura.”


Fig 4. Mecanismo propuesto para la formación de Acetaldehído de polímero de PET durante la producción de preforma. [4]

    La manera de reducir la concentración de este compuesto en el envase es buscar las resinas con las propiedades adecuadas en donde la viscosidad intrínseca (IV), existen resinas con 0.72 y 0.76, se manejan valores de 0.83-0.84 para bebidas carbonatadas generalmente. La baja viscosidad minimiza la generación de AA durante el proceso, ya que el funcionamiento de la botella es importante, estas resinas están diseñadas para que el bajo peso molecular no comprometa las propiedades finales de la botella.

    Por otro lado, aun cuando el AA es detectable sensorialmente, existen métodos analíticos propuestos para determinar la concentración tanto en el envase como la cantidad de este que ha migrado al producto. Los métodos de Purga y trampa desarrollados en el estudio de Edenwer y Welle en el Instituto Fraunhofer para la Determinación de la migracion de Acetaldehído de Botellas de PET en Agua Carbonatada y No Carbonatada, resulto ser en conclusión un método adecuado para un control de rutina de Acetaldehído en agua mineral. Se recomienda a las compañías de empaques y los productores de bebidas realicen pruebas regulares para evaluar si los umbrales de olor y sabor se exceden después de cierto tiempo de almacenamiento.

    En acetaldehído puro, la Dosis Letal Media (DL50) para ratas es de 1950 mg/Kg, esto es la dosis única que, obtenida por estadística, de una sustancia de la que puede esperarse que produzca la muerte del 50% de los animales a los que se haya administrado. Aun cuando es un valor alto la ingesta continua de este compuesto en dosis menores tiene efectos similares a los obtenidos en pruebas de laboratorio y esta catalogado como Carcinogeno, a nivel de experiencia con animales ha sido positivo y con posibilidades altas a nivel humano (Acetaldehído puro).

    Tomando en cuanta lo expuesto aquí bajo las referencias revisadas, el Acetaldehído es liberado del la resina de PET por medio de degradación térmica durante el proceso de inyección de preforma y este se mantiene en el material dependiendo las concentraciones generadas, aun cuando estas sean bajas, si el envase una vez soplado se continua exponiendo a altas temperaturas, el compuesto continuara migrando de las paredes del envase al liquido contenido. Si tenemos la practica de dejar nuestras bebidas el sol, o en el carro en temporada de calor por tiempos prolongados, es un buen momento para dejar de hacerlo.

Referencias
1. Li, Q. (2003). Synthesis and Characterization of Multicomponent Polyesters via spep-growth polymerization. Dissertation.Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University .
2. Habuae, S., Takahashi, Y., Hosogoe, Y., Yamashita, H., Kajiwara, M. (2010). Poly (ethylene terephthalate) synthesis with catalysts derived from chrysotile asbestos. Natural Science, 1 (6), 559-562.
3. Stafford, S. (2008). Cómo el Acetaldehído Puede Hacer o Destrozar tu Marca de Agua. Voridian, Division of Eastman Chemical Group.
4. Ewender, J., Welle, F. (2008). Determination of the Migration of Acetaldehyde from PET Bottles into Noncarbonated and Carbonated Mineral Water.

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