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 lo 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 su código de identificación de resina .
En 2008, 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 varía de 930 a 970 kg/m3 . [ 5] Aunque la densidad del HDPE es solo marginalmente más alta que la del polietileno de baja densidad , el HDPE tiene poca ramificación , lo que le da fuerzas intermoleculares y resistencia a la tracción más fuertes (38 MPa versus 21 MPa) que el LDPE. [6] La diferencia en resistencia excede la diferencia en densidad, lo que le da al HDPE una mayor resistencia específica . [7] También es más duro y más opaco y puede soportar temperaturas algo más altas (120 °C/248 °F durante 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 asegura mediante una elección adecuada del catalizador (por ejemplo, catalizadores Ziegler-Natta ) y las condiciones de reacción .
El HDPE es resistente a muchos solventes diferentes y es excepcionalmente difícil de pegar; las uniones generalmente se hacen mediante soldadura.
Las propiedades físicas del HDPE pueden variar según el 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 entalla (NCTL). [8]
Debido a estas propiedades deseables, las tuberías construidas de HDPE son ideales para su aplicación en agua potable [9] y aguas residuales (pluviales y cloacales). [10]
El HDPE tiene una amplia variedad de aplicaciones; para aplicaciones que caen 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 los productos químicos, con la intención de evitar la contaminación del suelo y las aguas subterráneas por los componentes líquidos de los residuos sólidos .
El HDPE es el material preferido por los pirotécnicos para morteros en lugar de los tubos de acero o PVC , por ser más duradero y seguro: el HDPE tiende a rasgarse o romperse en caso de 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 las primeras botellas de bebidas fabricadas con HDPE se importaron 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 altamente pobladas, la expansión de la infraestructura incluye el despliegue de tuberías y aislamiento de cables fabricados con HDPE. [2] El material se ha beneficiado de los debates sobre los posibles problemas de salud y ambientales causados por el bisfenol A (BPA) asociado al PVC y al policarbonato , así como de 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 un hidrocarburo de rápido movimiento y una suspensión de polietileno para precipitar polietileno de alta densidad. [18]
El procesamiento determinará las propiedades del HDPE. El método utilizado para sintetizarlo es crucial porque su microestructura varía. El proceso Phillips Slurry produce HDPE con menos ramificaciones y pesos moleculares más precisos que el proceso Ziegler, pero este último 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 determinarán el grado de cristalinidad; 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 usarse en productos comerciales. Los métodos de producción industrial para 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, específicamente botellas y bolsas de plástico. El moldeo rotacional se utiliza para piezas grandes sin costuras como bidones 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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