El polietileno de alta densidad ( HDPE ) o polietileno de alta densidad ( PEHD ) es un polímero termoplástico producido a partir del monómero etileno . A veces se le llama "alcateno" o " polietileno " cuando se utiliza para tuberías de HDPE . [1] Con una alta relación resistencia-densidad, el HDPE se utiliza en la producción de botellas de plástico , tuberías resistentes a la corrosión, geomembranas y madera plástica . El HDPE se recicla comúnmente y tiene el número "2" como código de identificación de resina .
En 2007, el mercado mundial de HDPE alcanzó un volumen de más de 30 millones de toneladas. [2]
El HDPE es conocido por su alta relación resistencia-densidad. [4] La densidad del HDPE oscila entre 930 y 970 kg/m 3 . [5] Aunque la densidad del HDPE es sólo marginalmente mayor que la del polietileno de baja densidad , el HDPE tiene poca ramificación , lo que le otorga fuerzas intermoleculares y resistencia a la tracción más fuertes (38 MPa frente a 21 MPa) que el LDPE. [6] La diferencia de resistencia excede la diferencia de densidad, lo que le da al HDPE una resistencia específica más alta . [7] También es más duro y opaco y puede soportar temperaturas algo más altas (120 °C/248 °F por períodos cortos). El polietileno de alta densidad, a diferencia del polipropileno , no puede soportar las condiciones de autoclave normalmente requeridas . La falta de ramificación se garantiza mediante una elección adecuada del catalizador (p. ej., catalizadores de Ziegler-Natta ) y las condiciones de reacción .
El HDPE es resistente a muchos disolventes diferentes y es excepcionalmente difícil de pegar; Las uniones generalmente se realizan mediante soldadura.
Las propiedades físicas del HDPE pueden variar dependiendo del proceso de moldeo que se utilice para fabricar una muestra específica; Hasta cierto punto, un factor determinante son los métodos de prueba estandarizados internacionales empleados para identificar estas propiedades para un proceso específico. Por ejemplo, en el moldeo rotacional, para identificar la resistencia al agrietamiento por tensión ambiental de una muestra, se utiliza la prueba de carga de tracción constante con muescas (NCTL). [8]
Debido a estas deseables propiedades, las tuberías construidas con HDPE son ideales para agua potable [9] y aguas residuales (pluviales y residuales). [10]
El HDPE tiene una amplia variedad de aplicaciones; Para aplicaciones que entran dentro de las propiedades de otros polímeros, la elección de utilizar HDPE suele ser económica:
El HDPE también se utiliza para revestimientos de celdas en vertederos sanitarios del subtítulo D de los Estados Unidos , en los que grandes láminas de HDPE se sueldan por extrusión o por cuña para formar una barrera homogénea resistente a productos químicos, con la intención de prevenir la contaminación del suelo y las aguas subterráneas por el líquido. constituyentes de los residuos sólidos .
El comercio de morteros pirotécnicos prefiere el HDPE a los tubos de acero o PVC , ya que es más duradero y seguro: el HDPE tiende a rasgarse o desgarrarse en un mal funcionamiento en lugar de romperse y convertirse en metralla como los otros materiales.
Las botellas de leche, jarras y otros productos huecos fabricados mediante moldeo por soplado son el área de aplicación más importante del HDPE y representan un tercio de la producción mundial, o más de 8 millones de toneladas.
Sobre todo, China, donde se importaron por primera vez botellas de bebidas hechas de HDPE en 2005, es un mercado en crecimiento para los envases rígidos de HDPE, como resultado de la mejora de su nivel de vida . En la India y otras naciones emergentes densamente pobladas, la expansión de la infraestructura incluye el despliegue de tuberías y aislamiento de cables hechos de HDPE. [2] El material se ha beneficiado de las discusiones sobre posibles problemas ambientales y de salud causados por el PVC y el bisfenol A (BPA) asociado al policarbonato , así como sus ventajas sobre el vidrio, el metal y el cartón.
La producción industrial de HDPE a partir de etileno se realiza mediante polimerización Ziegler-Natta o mediante el proceso de suspensión Phillips. El método Ziegler-Natta utiliza una combinación de catalizadores, incluido el tetracloruro de titanio, en contacto con etileno gaseoso para precipitar polietileno de alta densidad. [17] De manera similar, el proceso de suspensión Phillips utiliza catalizadores a base de sílice en contacto con una suspensión de hidrocarburo y polietileno de rápido movimiento para precipitar polietileno de alta densidad. [18]
El procesamiento determinará las propiedades del HDPE. El método utilizado para sintetizar el HDPE es crucial porque la microestructura del HDPE variará. El proceso Phillips Slurry da como resultado HDPE con menos ramificación y pesos moleculares más precisos que el proceso Ziegler, pero el proceso Ziegler proporciona una mayor flexibilidad en el tipo de polietileno producido. [18]
El peso molecular del HDPE se refiere a la longitud de las cadenas de polietileno y ayuda a determinar propiedades como la flexibilidad, el límite elástico y la temperatura de fusión. Una vez formado el precipitado, la temperatura, la presión y el tiempo de enfriamiento durante el procesamiento dictarán el grado de cristalinidad, y un mayor grado de cristalinidad dará como resultado una mayor rigidez y resistencia química. [19] Dependiendo de la aplicación, el método y los pasos de procesamiento se pueden ajustar para obtener un resultado ideal.
Una vez sintetizado el HDPE, está listo para ser utilizado en productos comerciales. Los métodos de producción industrial de productos de HDPE incluyen el moldeo por inyección para formas complejas, como juguetes. El moldeo por extrusión se utiliza para productos de perfil constante, como tuberías y películas. El moldeo por soplado está destinado a productos huecos, concretamente botellas y bolsas de plástico. El moldeo rotacional se utiliza para piezas grandes y sin costuras, como bidones de productos químicos y kayaks. [19] El método utilizado durante el procesamiento depende de los requisitos del producto, y cada uno tiene beneficios para una aplicación determinada.
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