CMEmaterials - Polietilè

Polietilè de baixa densitat

editor — Wed, 10 Apr 2013 10:19:23 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

Nomenclatura:

LDPE

Composició química:

(-CH₂-CH₂-)_n

Primeres matèries:

Etilè

El LDPE té un grau de ramificació elevat, entre 20 i 40 branques per cada 1000 àtoms de carboni. Són ramificacions de cadena curta i/o llarga.

Té una cristal.linitat inferior a la del HDPE i al PE de macromolècules lineals, a causa de la presència de macromolècules molt ramificades en la seva estructura. Aquest fet provoca que hi hagi una major distància entre les macromolècules, fent que el plàstic tingui menys densitat i resistència; precisament d'aquí prové el nomlow-density-poly-ethylen o polietilè flexible. Es tracta d'un plàstic amb escassa duresa, però té una elevada resistència a l'impacte i a la elongació.

Caracterització

Difracció de raigs-X:

Mètodes espectromètrics:

Descripció:

L'espectre d'IR s'ha realitzat a partir de mesures d'absorbància. Les senyals que apareixen a 2909 i 2849 cm^-1 pertanyen al stretching del C-H sp³.

A 1460 cm^-1surt una banda que correspon a la vibració de deformació del CH₂; es tracta d'una banda d'intensitat mitjana.

Calorimetria:

Propietats generals

Densitat:

0.917 - 0.932 g/cm³

Cristal·linitat:

40 - 50 %

Preu:

1.5 - 1.65 €/kg.

Propietats mecàniques

Mòdul elàstic (GPa):

0.172 - 0.283 GPa

Coeficient de Poisson:

0.439 - 0.457

Resistència mecànica a compressió:

10.8 - 17.4 MPa

Resistència mecànica a tracció(MPa):

13.3 - 26.4 MPa

Tenacitat a fractura (KIc):

1.21 - 3.39 MPa .m^1/2

Comportament a tracció:

A la temperatura de	Allargament (%)
T_amb	100 - 650 %

Duresa:

A la temperatura de:	Vikers
T_amb	2.7 - 4.4 HV

Propietats elèctriques

Resistivitat especifica:

A la temperatura de:	Resistivitat especifica
T_amb	1e13 - 1e17 ohm·m

Constant dielèctrica:

A la temperatura de:	Constant dielèctrica
T_amb	2.2 - 2.4

Observacions:

És molt bon aïllant elèctric i pot destinar-se a aplicacions en alta freqüència. Té bona resistència a les corrents parasitàries, però tenen tendència a acumular càrregues electrostàtiques; aquesta tendència es pot contrarrestar amb additius del tipus grafit, negre de fum o antiestàtics.

Propietats tèrmiques

Temperatura de Transició vítria:

(-125) - (-90) ºC

Temperatura de fusió:

98 - 115 ºC

Coeficient de dilatació tèrmica lineal:

A la temperatura de:	Coeficient d’expansió lineal
T_amb	100e-6 - 200e-6 1/ ºC

Conductivitat tèrmica:

A la temperatura de:	Conductivitat tèrmica
T_amb	0.322 - 0.348 W/m·K

Capacitat calorífica específica:

A la temperatura de:	Capacitat calorífica específica
T_amb	1.84e3 - 1.92e3 J/kg·K

Observacions:

És un excel·lent aïllant tèrmic. Té una gran dilatació tèrmica.

Propietats òptiques

Índex de refracció:

1.57

Observacions:

És un material translúcid a causa de la presència de cristalls. El caràcter opac desapareix fàcilment quan s'escalfa una pel.lícula de LDPE per sobre de 100ºC. Transmet el 80% de la llum incident. Té millor transparència que el HDPE.

Propietats tecnològiques

Temperatura mínima d’utilització:

(-68) - (-58) ºC

Temperatura màxima d’utilització:

81 - 95 ºC

Reciclabilitat:

És reciclable.

Propietats químiques

Resistència als àcids:

Té molt bona resistència als àcids febles i bona als àcids forts.

Resistència als àlcalis:

Té elevada resistència als àlcalis, tant forts com febles.

Resistència als dissolvents orgànics:

Mitjana.

Resistència a l’oxigen:

Resistència molt pobre front l'oxidació a 500ºC.

Resistència a l’ozó:

Té bona resistència a la radiació ultravioleta.

Observacions:

És molt resistent tant a l'aigua dolça com salada. Es tracta d'un material no tòxic i resistent a la humitat. Envelleix al ser exposat a la llum i a l'oxígen. És tracta d'un material inflamable.

Obtenció

Observacions:

En la síntesi de polietilè s'empren bàsicament dos tipus de processos: la producció de PE a alta pressió i la producció a baixa pressió. Per sintetitzar LDPE s'utilitza el procés a alta pressió.

En el procés d'alta pressió s'utilitza un mecanisme radicalari en el que la presència de traces d'oxígen actua com a iniciador de la reacció. Es tracta d'un procés de polimerització amb temperatures properes a 200ºC i pressions entre 1500 i 2000 bars en fase gas. La reacció s'inicia quan una molècula d'oxigen es dissocia en dos àtoms radicalaris a causa d'una aportació energètica; un d'aquests radicals iniciadors activen el doble enllaç d'un monòmer d'etè. D'aquesta manera el doble enllaç s'obre i es forma un radical monomèric d'etè que activa a un altre monòmer, allargant la cadena d'etilè. El procés de creixement de la cadena s'atura quan dos radicals es troben i així finalitzen la reacció, formant macromolècules. L'aportació energètica tant pot ser mitjançant calor o radiació.

Existeix una variant especial de la polimerització en massa anomenada polimerització en fase gasosa; la reacció es produeix en reactors de doble camisa tubulars sota pressió. L'escalfor de la reacció s'ha d'eliminar per evitar la descomposició de la barreja reaccionant. El polímer surt del reactor a pressió a uns 200ºC en forma de massa viscosa, i és alimentat a una màquina extrusora on se li afegeixen els additius necessaris; d'allà s'extreu el polímer en forma de tub o de cinta, es refreda i es talla fins a convertir-lo en un granulat.

El LDPE és, degut a les quantitats en que s'obté, la poliolefina més important

Conformació

Observacions:

Els principals mètodes de transformació en el LDPE són l'extrusió, l'extrusió-bufat per la fabricació de bosses i ampolles i l'injecció.

Imatges:

Descripció:

Gransa de LDPE.

Reciclatge

Observacions:

El LDPE és un material reciclable.

Imatges:

Descripció:

Símbol de reciclatge per al LDPE.

Aplicacions

Observacions:

Pot presentar-se de diferents maneres: en forma de làmines planes i tubulars, planxes, tubs, monofilaments, xarxes i tubs flexibles interconnectables, tacs, i vares d'additius per a soldar. S'utilitza com a revestiment de filferros i cables, peces electroaïllants, carcasses de bombes i ventiladors, filtres, bidons i dipòsits per a carburants, ampolles, flascons per a cosmètica, productes químics, detergents domèstics, capses per al transport d'ampolles de begudes, llaunes, garrafes, recobriment d'envasos, làmines multicapa per a envasos alimentaris, cubetes per a morters, dipòsits de gasoil per a calefaccions, canonades de ventilació i de clavegueram, seients de lavabo, galledes, bosses d'escombraries, bosses de mà, cordes, gespa artificial, sacs per a carbó vegetal, tendals per a zones de jardí, paviments de pistes esportives, joguets infantils, xeringues d'un sol ús, injectables, ampolles per a solucions de transfusions.

Imatges:

Descripció:

Bosses de plàstic, flascons rentadors, pots d'anàlisi orinari, xeringues o gespa artificial estan fets amb LDPE.

Imatges:

Descripció:

També estan fabricats a partir de LDPE les bosses d'escombraries i el film transparent.

Español

Polietilè d'alta densitat

editor — Wed, 10 Apr 2013 09:01:06 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

Nomenclatura:

HDPE

Composició química:

(-CH₂-CH₂-)_n

Primeres matèries:

HDPE, high-density-poly-ethylen, polietilè rígid

El HDPE té un grau de ramificació baix, entre 1 i 10 branques per cada 1000 àtoms de carboni. Són ramificacions amb cadenes curtes.

Té una elevada cristal·linitat a causa de la seva poca ramificació, i per tant hi ha poca distància entre macromolècules veïnes fent que aquest polietilè tingui una elevada densitat i resistència que li dóna el nom high-density-poly-ethylen . Es tracta d'un plàstic amb elevada duresa, però té una baixa resistència a l'impacte i a l'elongació.

Caracterització

Mètodes espectromètrics:

Descripció:

L'espectre d'IR s'ha realitzat a partir de mesures d'absorbància. Les senyals que apareixen a 2909 i 2845 cm^-1 pertanyen al stretching del C-H sp³.

A 1460 cm^-1surt una banda que correspon a la vibració de deformació del CH₂; es tracta d'una banda d'intensitat mitjana.

Calorimetria:

Propietats generals

Densitat:

0.952 - 0.965 g/cm³

Cristal·linitat:

70 - 80 %

Preu:

1.26 - 1.39 €/ kg

Propietats mecàniques

Mòdul elàstic (GPa):

1.07 - 1.09 GPa

Coeficient de Poisson:

0.41 - 0.427

Resistència mecànica a compressió:

18.6 - 24.8 MPa

Resistència mecànica a flexió(MPa):

30.9 - 43.4 MPa

Resistència mecànica a tracció(MPa):

22.1 - 31 MPa

Tenacitat a fractura (KIc):

1.52 - 1.82 MPa·m^1/2

Comportament a tracció:

A la temperatura de	Allargament (%)
T_amb	10 - 120 %

Duresa:

A la temperatura de:	Vikers
T_amb	7.9 - 9.9 HV

Propietats elèctriques

Resistivitat especifica:

A la temperatura de:	Resistivitat especifica
T_amb	1e13 - 1e17 ohm·m

Constant dielèctrica:

A la temperatura de:	Constant dielèctrica
T_amb	2.2 - 2.4

Propietats tèrmiques

Temperatura de fusió:

130 - 137 ºC

Coeficient de dilatació tèrmica lineal:

A la temperatura de:	Coeficient d’expansió lineal
T_amb	60e-6 - 110e-6 1/ ºC

Conductivitat tèrmica:

A la temperatura de:	Conductivitat tèrmica
T_amb	0.461 - 0.502 W/m·K

Capacitat calorífica específica:

A la temperatura de:	Capacitat calorífica específica
T_amb	1.75e3 - 1.81e3 J/kg·K

Propietats òptiques

Índex de refracció:

1.53 - 1.55

Observacions:

Es tracta d'un material translúcid. Té menor transparència que el LDPE.

Propietats tecnològiques

Temperatura mínima d’utilització:

(-82) - (-72) ºC.

Temperatura màxima d’utilització:

113 - 129 ºC

Reciclabilitat:

És un material reciclable.

Propietats químiques

Resistència als àcids:

És molt resistent a àcids febles, però menys resistent a àcids forts.

Resistència als àlcalis:

Té elevada resistència tant a àlcalis forts com febles.

Resistència als dissolvents orgànics:

Té una resistència mitjana als dissolvents orgànics.

Absorció d’aigua:

Resistència molt pobre front l'oxidació a 500ºC.

Resistència a l’ozó:

És força resistent a la radiació ultravioleta.

Observacions:

No s'altera en presència d'aigua dolça o salada. L'absorció d'aigua i la permeabilitat al vapor d'aigua són molt baixes, però en canvi la permeabilitat és gran respecte el N₂, O₂ i CO₂. Té una considerable sensibilitat a la tensofissuració, especialment en presència de tensioactius, alcohols, àcids orgànics, olis de silicona, olis essencials i àlcalis aquosos. Es tracta d'un material inflamable (norma UL94).

Obtenció

Observacions:

En la síntesi de polietilè s'empren bàsicament dos tipus de processos: la producció de PE a alta pressió i la producció a baixa pressió.

En el procés d'alta pressió s'utilitza un mecanisme radicalari en el que la presència de traces d'oxígen actua com a iniciador de la reacció. Es tracta d'un procés de polimerització amb temperatures properes a 200ºC i pressions entre 1500 i 2000 bars en fase gas. La reacció s'inicia quan una molècula d'oxígen es dissocia en dos àtoms radicalaris a causa d'una aportació energètica; un d'aquests radicals iniciadors activen el doble enllaç d'un monòmer d'etè. D'aquesta manera el doble enllaç s'obre i es forma un radical monomèric d'etè que activa a un altre monòmer, allargant la cadena d'etilè. El procés de creixement de la cadena s'atura quan dos radicals es troben i així finalitzen la reacció, formant macromolècules. L'aportació energètica tant pot ser mitjançant calor o radiació.

Existeix una variant especial de la polimerització en massa anomenada polimerització en fase gasosa; la reacció es produeix en reactors de doble camisa tubulars sota pressió. L'escalfor de la reacció s'ha d'eliminar per evitar la descomposició de la barreja reaccionant. El polímer surt del reactor a pressió a uns 200ºC en forma de massa viscosa, i és alimentat a una màquina extrusora on se li afegeixen els additius necessaris; d'allà s'extreu el polímer en forma de tub o de cinta, es refreda i es talla fins a convertir-lo en un granulat.

El procés a baixa pressió es caracteritza per l'ús de catalitzadors inorgànics per a dur a terme el procés de polimerització. El mecanisme de reacció és similar al procés d'alta pressió, però diferenciats en que l'etilè, o bé en gas o en dissolució, reacciona amb ell mateix sobre la superfície límit d'un catalitzador sòlid. Per a aquest procés normalment s'empra el catalitzador Ziegler o el catalitzador Phillips. En el cas de utilitzar un mecanisme en fase gas s'empra catàlisi heterogènia, de manera que es fa passar un cabal d'etilè gas a través de la xarxa creada pel catalitzador; així es formen grànuls de polietilè. Aquests queden normalment en forma de pols i s'han de purificar, separant-los quan calgui del catalitzador i assecant-los. En l'actualitat es treballen amb nous catalitzadors on no és necessària la seva posterior eliminació. El polietilè fabricat a baixa pressió rep additius i és granulat de la mateixa manera que en el procés d'alta pressió.

Existeixen altres processos d'obtenció de polietilè: com per exemple el procés de suspensió, que consisteix en una polimerització de precipitació. Es basa en la diferència de solubilitats entre l'eitlè i el polietilè. S'empra un hidrocarbur aromàtic de baix pes molecular com a dissolvent, 15 bars de pressió i una temperatura entre 20 i 70ºC. En aquestes condicions experimentals l'etilè és soluble en el hidrocarbur mentres que el polietilè és insoluble, de manera que a mesura que avança la reacció precipita polietilè, que queda suspès en forma de partícules fines. Finalment la separació es fa mitjançant centrifugació.

El procés en solució es realitza a elevada pressió i temperatura per assegurar que el polietilè format queda dissolt en el dissolvent; un cop finalitzada la síntesi el dissolvent s'elimina per destil.lació.

Conformació

Observacions:

Els principals mètodes de transformació en el HDPE són l'extrusió-bufat (emmotllat per bufat), injecció, sinterització rotacional i en llit fluïditzat.

Reciclatge

Observacions:

El HDPE és un material reciclable.

Imatges:

Descripció:

Símbol de reciclatge per al HDPE.

Aplicacions

Observacions:

Imatges:

Descripció:

Amb HDPE es fan envasos de productes de neteja i de begudes entre altres, així com taps d'ampolles o cordill per a estendre la roba.

Imatges:

Descripció:

El teixit Raschel també està fet amb HDPE.

Español