Polietilè

editor — Tue, 02 Apr 2013 08:55:28 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Nomenclatura:

Composició química:

-(CH₂-CH₂)_n-

Unitat estructural:

Etilè

Primeres matèries:

Etilè

En funció de les condicions experimentals en les que es realitza la síntesi de polietilè, aquest donarà lloc a macromolècules pràcticament lineals o macromolècules totalment ramificades. La diferència entre les dos estructures està comporta diferències en les propietats físiques. El polietilè de macromolècules poc ramificades tenen una gran cristal·linitat; aquesta elevada cristal·linitat i per tant, la curta distància entre les macromolècules veïnes fa que aquest polietilè tingui una alta densitat i resistència (anomenat high-density-poly-ethylen, PE-HD o polietilè rígid).
En canvi, el polietilè molt ramificat, a causa de la seva estructura interna poc ordenada, té una cristal.linitat menor que les de cadena lineal. Al existir major distància entre les macromolècules té menor densitat i resistència, anomenant-se low-density-poly-ethilen, PE-LD o polietilè flexible.

La freqüència en que apareixen les ramificacions s'anomena grau de ramificació i s'indica com el número de ramificacions per mil àtoms de carboni de la cadena principal.

Caracterització

Difracció de raigs-X:

Mètodes espectromètrics:

Descripció:

L'espectre d'IR s'ha realitzat a partir de mesures d'absorbància. S'observen dos senyals a freqüències de 2910 cm^-1 i 2854 cm^-1 degudes a l'stretching del C-H sp³; la intensitat d'aquestes senyals és variable.

A 1457 cm^-1 apareix la senyal del bending (vibració de deformació) del CH₂ amb intensitat mitjana.

Mètodes espectromètrics:

Calorimetria:

Propietats generals

Densitat:

0.939 - 0.96 g/cm³

Cristal·linitat:

Semicristal·lí, en funció de si es tracta de PE de baixa o alta densitat.

Preu:

1.26 - 1.39 €/kg

Propietats mecàniques

Mòdul elàstic (GPa):

0.621 - 0.896 GPa

Coeficient de Poisson:

0.418 - 0.434

Resistència mecànica a compressió:

19.7 - 31.9 MPa

Resistència mecànica a tracció(MPa):

20.7 - 44.8 MPa

Tenacitat a fractura (KIc):

1.44 - 1.72 MPa m^1/2

Duresa:

A Temperatura de:	Vickers
T_amb	5.4 - 8.7 HV

Propietats elèctriques

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:

-25.2 - -15.2 ºC

Temperatura de fusió:

125 - 132 ºC

Conductivitat tèrmica:

A la temperatura de:	Conductivitat tèrmica
T_amb	0.403 - 0.435 W/m·K

Capacitat calorífica específica:

A la temperatura de:	Capacitat calorífica específica
T_amb	1.81e3 - 1.88e3 J/kg K

Observacions:

És un bon aïllant tèrmic.

Propietats magnètiques

Camp coercitiu:

-	-
-

Propietats òptiques

Índex de refracció:

1.5 - 1.52

Observacions:

És tracta d'un material translúcid.

Propietats tecnològiques

Temperatura mínima d’utilització:

(-123) - (-73.2) ºC

Temperatura màxima d’utilització:

90 - 110 ºC

Soldabilitat:

Es tracta d'un material altament soldable.

Formabilitat:

Té bona formabilitat.

Reciclabilitat:

És reciclable.

Propietats químiques

Resistència als àcids:

És resistent a àcids forts i molt resistent a àcids febles.

Resistència als àlcalis:

Té molt bona resistència tant als alcàlis forts com febles.

Resistència als dissolvents orgànics:

La seva resistència als dissolvents orgànics és mitjana.

Resistència a l’oxigen:

Resistència molt pobre front l'oxidació a 500C.

Resistència a l’ozó:

El PE no resisteix la imtempèrie; aquest defecte es pot pal.liar afegint un 2.5% de negre de fum o determinats pigments i antioxidants, així com agents abosrvents de radiació UV.

Observacions:

Té una bona resistència a la radiació UV. En presència d'aigua natural i salada no presenta canvis de comportament. Pel que fa a la ignició, és un material inflamable; es pot evitar afegint substàncies ignífugues.

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 150 i 200 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 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 procesos 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 sospès en forma de partícules fines. Finalment la separació és 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.

El PE és el plàstic estàndard més important, fabricant-se en grans quantitats.

Conformació

Observacions:

En funció del tipus de polietilè que es tingui es tindran propietats més o menys diferents; en general, el polietilè és nenys resistent, dur i rígid que la majoria dels plàstics, però té una gran capacitat per ser estirat i una resistència a l'impacte molt alta, fins i tot a baixes temperatures. Pot donar lloc a fortes deformacions si es sotmet a una força externa durant un temps prolongat; no obstant, aquesta deformació es pot contrarrestar reforçant el material amb fibres de vidre curtes. A aquest plàstic reforçat s'anomena PE-GF i presenta una gran dilatació tèrmica.

El PE pot ser termoconformat i soldat, però no per alta feqüència. A partir de làmines obtingudes per extrusió- bufat es poden tallar tires molt estretes que s'empren per a produïr el teixit Raschel.

Imatges:

Reciclatge

Observacions:

El PE és un material reciclable.

Imatges:

Descripció:

Símbols de reciclatge per al PE, d'alta (HDPE) i baixa densitat (LDPE).

Aplicacions

Observacions:

El PE 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, sacs de teixit Raschel per a patates, 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.

Español

CMEmaterials - Etilè

Polietilè

Pestanyes verticals