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:

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:

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

CMEmaterials - Alta densitat

Polietilè d'alta densitat

Pestanyes verticals