Polietileno

editor — Wed, 20 May 2015 11:00:31 +0000

Pestañas verticales

Datos generales

Nomenclatura:

Composición química:

-(CH₂-CH₂)_n-

Unidad estructural:

Etilè

Materias primas:

Etileno

En función de las condiciones experimentales en las que se realiza la síntesis de polietileno, este dará lugar a macromoléculas prácticamente lineales o macromoléculas totalmente ramificadas. La diferencia entre las dos estructuras conlleva diferencias en las propiedades físicas. El polietileno de macromoléculas poco ramificadas tiene una gran cristalinidad; esta elevada cristalinidad y por tanto, la corta distancia entre las macromoléculas vecinas hace que este polietileno tenga una alta densidad y resistencia (llamado high-density-poly-Ethyl, PE-HD o polietileno rígido).
En cambio, el polietileno muy ramificado, debido a su estructura interna poco ordenada, tiene una cristalinidad menor que las de cadena lineal. Al existir mayor distancia entre las macromoléculas tiene menor densidad y resistencia, llamándose low-density-poly-ethilen, PE-LD o polietileno flexible.

La frecuencia en que aparecen las ramificaciones se denomina grado de ramificación y se indica como el número de ramificaciones por mil átomos de carbono de la cadena principal.

Caracterización

Difracción de Rayos X:

Métodos espectrométricos:

Metodos espectrométricos:

Descripción:

El espectro de IR se ha realizado a partir de medidas de absorbancia. Se observan dos señales en frecuencias de 2910 cm^-1 y 2854 cm^-1 debidas a la stretching del CH sp3; la intensidad de estas señales es variable.
En 1457 cm^-1 aparece la señal del bending (vibración de deformación) del CH₂ con intensidad media.

Metodos espectrométricos:

Calorimetría:

Propiedades generales

Densidad:

0.939 - 0.96 g/cm³

Cristalinidad:

Semicristalino, en función de si se trata de PE de baja o alta densidad.

Precio:

1.26 - 1.39 €/kg

Propiedades mecánicas

Módulo elástico:

0.621 - 0.896 GPa

Coeficiente de Poisson:

0.418 - 0.434

Resistencia mecánica a la compresión:

19.7 - 31.9 MPa

Resistencia mecánica a la tracción:

20.7 - 44.8 MPa

Tenacidad a fractura (KIc):

1.44 - 1.72 MPa m^1/2

Dureza:

A Temperatura de:	Vickers
T_amb	5.4 - 8.7 HV

Propiedades eléctricas

Constante dieléctrica:

A la temperatura de:	Constante dieléctrica
T_amb	2.2 - 2.4

Observaciones:

Es muy buen aislante eléctrico y puede destinarse a aplicaciones en alta frecuencia. Tiene buena resistencia a las corrientes parasitarias, pero tienen tendencia a acumular cargas electrostáticas; esta tendencia se puede contrarrestar con aditivos del tipo grafito, negro de humo o antiestáticos.

Propiedades térmicas

Temperatura de transición vítrea:

-25.2 - -15.2 ºC

Temperatura de fusión:

125 - 132 ºC

Conductividad térmica:

A la temperatura de:	Conductividad térmica
T_amb	0.403 - 0.435 W/m·K

Capacidad calorífica específica:

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

Observaciones:

Es un buen aislante térmico.

Propiedades magnéticas

Campo coercitivo:

-	-
-

Propiedades ópticas

Índex de refracció:

1.5 - 1.52

Observaciones:

Se trata de un material translúcido.

Propiedades tecnológicas

Temperatura mínima de utilización:

(-123) - (-73.2) ºC

Temperatura máxima de utilización:

90 - 110 ºC

Soldabilidad:

Se trata de un material altamente soldable.

Formabilidad:

Tiene buena formabilidad.

Reciclabilidad:

Es reciclable.

Propiedades químicas

Resistencia a los ácidos:

Es resistente a ácidos fuertes y muy resistente a ácidos débiles.

Resistencia a los álcalis:

Tiene muy buena resistencia tanto a los álcalis fuertes como débiles.

Resistencia a los disolventes orgánicos:

Su resistencia a los disolventes orgánicos es media.

Resistencia al oxígeno:

Resistencia muy pobre frente la oxidación a 500ºC.

Resistencia al ozono:

El PE no resiste la Imtemperie; este defecto se puede paliar añadiendo un 2.5% de negro de humo o determinados pigmentos y antioxidantes, así como agentes absorventes de radiación UV.

Observaciones:

Tiene una buena resistencia a la radiación UV. En presencia de agua natural y salada no presenta cambios de comportamiento. En cuanto a la ignición, es un material inflamable; se puede evitar añadiendo sustancias ignífugas.

Obtención

Observaciones:

En la síntesis de polietileno se emplean básicamente dos tipos de procesos: la producción de PE a alta presión y la producción a baja presión.
En el proceso de alta presión se utiliza un mecanismo radicalario en el que la presencia de trazas de oxígeno actúa como iniciador de la reacción. Se trata de un proceso de polimerización con temperaturas cercanas a 200ºC y presiones entre 150 y 200 bares en fase gas. La reacción se inicia cuando una molécula de oxígeno se disocia en dos átomos radicalarios debido a un aporte energético; uno de estos radicales iniciadores activan el doble enlace de un monómero de eteno. De esta manera el doble enlace se abre y se forma un radical monomérico de eteno que activa a otro monómero, alargando la cadena de etileno. El proceso de crecimiento de la cadena se detiene cuando dos radicales se encuentran y así finalizan la reacción, formando macromoléculas. El aporte energético tanto puede ser mediante calor o radiación.

Existe una variante especial de la polimerización en masa llamada polimerización en fase gaseosa; la reacción se produce en reactores de doble camisa tubulares bajo presión. El calor de la reacción se debe eliminar para evitar la descomposición de la mezcla reaccionando. El polímero sale del reactor a presión a unos 200ºC en forma de masa viscosa, y es alimentado a una máquina extrusora donde se le añaden los aditivos necesarios; de allí se extrae el polímero en forma de tubo o de cinta, se enfría y se corta hasta convertirlo en un granulado.

El proceso a baja presión se caracteriza por el uso de catalizadores inorgánicos para llevar a cabo el proceso de polimerización. El mecanismo de reacción es similar al proceso de alta presión, pero diferenciados en que el etileno, o bien en gas o en disolución, reacciona consigo mismo sobre la superficie límite de un catalizador sólido. Para este proceso normalmente se emplea el catalizador Ziegler o el catalizador Phillips. En el caso de utilizar un mecanismo en fase gas se emplea catálisis heterogénea, por lo que se hace pasar un caudal de etileno gas a través de la red creada por el catalizador; así se forman gránulos de polietileno. Estos quedan normalmente en forma de polvo y se han de purificar, separándolos cuando sea necesario del catalizador y secándolos. En la actualidad se trabajan con nuevos catalizadores donde no es necesaria su posterior eliminación. El polietileno fabricado a baja presión recibe aditivos y es granulado de la misma manera que en el proceso de alta presión.

Existen otros procesos de obtención de polietileno: como por ejemplo el proceso de suspensión, que consiste en una polimerización de precipitación. Se basa en la diferencia de solubilidades entre el eitleno y el polietileno. Se emplea un hidrocarburo aromático de bajo peso molecular como disolvente, 15 bares de presión y una temperatura entre 20 y 70ºC. En estas condiciones experimentales el etileno es soluble en el hidrocarburo mientras que el polietileno es insoluble, por lo que a medida que avanza la reacción precipita polietileno, que queda suspendido en forma de partículas finas. Finalmente la separación se hace mediante centrifugación.
El proceso en solución se realiza a alta presión y temperatura para asegurar que el polietileno formado queda disuelto en el disolvente; una vez finalizada la síntesis el disolvente se elimina por destilación.
El PE es el plástico estándar más importante, fabricándose en grandes cantidades.

Conformación

Observaciones:

En función del tipo de polietileno que se tenga se tendrán propiedades más o menos diferentes; en general, el polietileno es menos resistente, duro y rígido que la mayoría de los plásticos, pero tiene una gran capacidad para ser estirado y una resistencia al impacto muy alta, incluso a bajas temperaturas. Puede dar lugar a fuertes deformaciones si se somete a una fuerza externa durante un tiempo prolongado; No obstante, esta deformación se puede contrarrestar reforzando el material con fibras de vidrio cortas. A este plástico reforzado se le denomina PE-GF y presenta una gran dilatación térmica.
El PE puede ser termoconformado y soldado, pero no por alta feqüència. A partir de láminas obtenidas por extrusión soplado se pueden cortar tiras muy estrechas que se emplean para producir el tejido Raschel.

Imágenes:

Reciclaje

Observaciones:

El PE es un material reciclable.

Imágenes:

Descripción:

Símbolos de reciclaje para el PE, de alta (HDPE) y baja densidad (LDPE).

Aplicaciones

Observaciones:

El PE puede presentarse de diferentes maneras: en forma de láminas planas y tubulares, planchas, tubos, monofilamentos, redes y tubos flexibles interconectables, tacos, y varas de aditivos para soldar. Se utiliza como revestimiento de alambres y cables, piezas electroaislantes, carcasas de bombas y ventiladores, filtros, bidones y depósitos para carburantes, botellas, frascos para cosmética, productos químicos, detergentes domésticos, cajas para el transporte de botellas de bebidas, latas, garrafas, sacos de tejido Raschel para patatas, recubrimiento de envases, láminas multicapa para envases alimentarios, cubetas para morteros, depósitos de gasóleo para calefacciones, tuberías de ventilación y de alcantarillado, asientos de aseo, cubos , bolsas de basura, bolsas de mano, cuerdas, césped artificial, sacos para carbón vegetal, toldos para zonas de jardín, pavimentos de pistas deportivas, juguetes infantiles, jeringas desechables, inyectables, botellas para soluciones de transfusiones.

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