El polietileno o polietileno (abreviado PE ; nombre IUPAC polietileno o poli(metileno) ) es el plástico que se produce con mayor frecuencia . [7] Es un polímero , utilizado principalmente para embalajes ( bolsas de plástico , películas plásticas , geomembranas y envases, incluidas botellas , etc.). En 2017 , se produjeron anualmente [actualizar]más de 100 millones de toneladas de resinas de polietileno , lo que representa el 34% del mercado total de plásticos. [8] [9]
Se conocen muchos tipos de polietileno y la mayoría tiene la fórmula química (C 2 H 4 ) n . El PE suele ser una mezcla de polímeros similares de etileno , con varios valores de n . Puede ser de baja densidad o de alta densidad y muchas variaciones de las mismas. Sus propiedades pueden modificarse aún más mediante reticulación o copolimerización. Todas las formas no son tóxicas y son químicamente resistentes. Como consecuencia de estos factores, el PE se utiliza a gran escala. Su uso generalizado también es problemático porque resiste la biodegradación. Al igual que el hidrocarburo que es, el PE es blanco o incoloro y combustible.
El polietileno fue sintetizado por primera vez por el químico alemán Hans von Pechmann , quien lo preparó por accidente en 1898 mientras investigaba el diazometano . [10] [a] [11] [b] Cuando sus colegas Eugen Bamberger y Friedrich Tschirner caracterizaron la sustancia cerosa blanca que había creado, reconocieron que contenía largas cadenas −CH 2 − y la denominaron polimetileno . [12]
La primera síntesis industrialmente práctica de polietileno (el diazometano es una sustancia notoriamente inestable que generalmente se evita en las síntesis industriales) fue nuevamente descubierta accidentalmente en 1933 por Eric Fawcett y Reginald Gibson en las fábricas de Imperial Chemical Industries (ICI) en Northwich , Inglaterra . [13] Al aplicar una presión extremadamente alta (varios cientos de atmósferas ) a una mezcla de etileno y benzaldehído , nuevamente produjeron un material ceroso blanco. Debido a que la reacción había sido iniciada por trazas de contaminación de oxígeno en sus aparatos, el experimento fue difícil de reproducir al principio. No fue hasta 1935 que otro químico del ICI, Michael Perrin , desarrolló este accidente en una síntesis reproducible de alta presión para el polietileno que se convirtió en la base para la producción industrial de polietileno de baja densidad ( LDPE ) a partir de 1939. Debido a que se descubrió que el polietileno tiene propiedades muy propiedades de bajas pérdidas en ondas de radio de muy alta frecuencia, la distribución comercial en Gran Bretaña se suspendió al estallar la Segunda Guerra Mundial, se impuso el secreto y el nuevo proceso se utilizó para producir aislamiento para cables coaxiales UHF y SHF de equipos de radar . Durante la Segunda Guerra Mundial, se realizaron más investigaciones sobre el proceso ICI y en 1944, DuPont en Sabine River, Texas, y Union Carbide Corporation en South Charleston, Virginia Occidental, comenzaron la producción comercial a gran escala bajo licencia de ICI. [14] [15]
El avance histórico en la producción comercial de polietileno comenzó con el desarrollo de catalizadores que promovieron la polimerización a temperaturas y presiones suaves. El primero de ellos fue un catalizador basado en trióxido de cromo descubierto en 1951 por Robert Banks y J. Paul Hogan en Phillips Petroleum . [16] En 1953, el químico alemán Karl Ziegler desarrolló un sistema catalítico basado en haluros de titanio y compuestos de organoaluminio que funcionaba en condiciones incluso más suaves que el catalizador de Phillips. Sin embargo, el catalizador Phillips es menos costoso y más fácil de trabajar, y ambos métodos se utilizan mucho a nivel industrial. A finales de la década de 1950 se utilizaban catalizadores de tipo Phillips y Ziegler para la producción de polietileno de alta densidad (HDPE). En la década de 1970, el sistema Ziegler fue mejorado mediante la incorporación de cloruro de magnesio . Los sistemas catalíticos basados en catalizadores solubles, los metalocenos , fueron descritos en 1976 por Walter Kaminsky y Hansjörg Sinn. Las familias de catalizadores basados en Ziegler y metaloceno han demostrado ser muy flexibles en la copolimerización de etileno con otras olefinas y se han convertido en la base de la amplia gama de resinas de polietileno disponibles en la actualidad, incluido el polietileno de muy baja densidad y el polietileno lineal de baja densidad . Estas resinas, en forma de fibras de UHMWPE , han comenzado (a partir de 2005) a reemplazar a las aramidas en muchas aplicaciones de alta resistencia.
Las propiedades del polietileno dependen en gran medida del tipo. El peso molecular, la reticulación y la presencia de comonómeros afectan fuertemente sus propiedades. Es por esta relación estructura-propiedad que se han invertido intensos esfuerzos en diversos tipos de EP. [7] [17] El LDPE es más suave y transparente que el HDPE. Para el polietileno de media y alta densidad, el punto de fusión suele estar en el rango de 120 a 130 °C (248 a 266 °F). El punto de fusión del polietileno comercial promedio de baja densidad suele ser de 105 a 115 °C (221 a 239 °F). Estas temperaturas varían mucho según el tipo de polietileno, pero se informa que el límite superior teórico de fusión del polietileno es de 144 a 146 °C (291 a 295 °F). La combustión suele producirse por encima de los 349 °C (660 °F).
La mayoría de los grados de LDPE , MDPE y HDPE tienen una excelente resistencia química, lo que significa que no son atacados por ácidos o bases fuertes y son resistentes a oxidantes suaves y agentes reductores. Las muestras cristalinas no se disuelven a temperatura ambiente. El polietileno (distinto del polietileno reticulado) normalmente se puede disolver a temperaturas elevadas en hidrocarburos aromáticos como tolueno o xileno , o en disolventes clorados como tricloroetano o triclorobenceno . [7]
El polietileno casi no absorbe agua ; la permeabilidad al gas y al vapor de agua (sólo gases polares) es menor que la de la mayoría de los plásticos. El oxígeno , el dióxido de carbono y los aromas , por el contrario, pueden pasarlo fácilmente.
El polietileno arde lentamente con una llama azul que tiene una punta amarilla y desprende un olor a parafina (similar a la llama de una vela ). El material continúa ardiendo al retirar la fuente de llama y produce un goteo. [18]
El polietileno no se puede imprimir ni unir con adhesivos sin un tratamiento previo. Se logran fácilmente uniones de alta resistencia mediante soldadura de plástico .
El polietileno es un buen aislante eléctrico . Ofrece buena resistencia eléctrica al árbol ; sin embargo, se carga fácilmente electrostáticamente (lo que puede reducirse mediante la adición de grafito , negro de carbón o agentes antiestáticos ). Cuando es puro, la constante dieléctrica está en el rango de 2,2 a 2,4 dependiendo de la densidad [19] y la tangente de pérdida es muy baja, lo que lo convierte en un buen dieléctrico para construir condensadores .
Dependiendo de la historia térmica y el espesor de la película, el PE puede variar entre casi transparente ( transparente ), lechoso opaco ( translúcido ) y opaco . El LDPE tiene la mayor transparencia, el LLDPE un poco menos y el HDPE la menor. Los cristalitos reducen la transparencia si son más grandes que la longitud de onda de la luz visible. [20]
El ingrediente o monómero es etileno ( nombre IUPAC eteno), un hidrocarburo gaseoso con la fórmula C 2 H 4 , que puede verse como un par de grupos metileno (- CH
2−) conectados entre sí. Las especificaciones típicas para la pureza del PE son <5 ppm para contenidos de agua, oxígeno y otros alquenos . Los contaminantes aceptables incluyen N 2 , etano (precursor común del etileno) y metano. El etileno generalmente se produce a partir de fuentes petroquímicas, pero también se genera mediante la deshidratación del etanol. [7]
La polimerización de etileno a polietileno se describe mediante la siguiente ecuación química :
El etileno es una molécula estable que polimeriza sólo al entrar en contacto con catalizadores. La conversión es altamente exotérmica . La polimerización por coordinación es la tecnología más extendida, lo que significa que se utilizan cloruros u óxidos metálicos. Los catalizadores más comunes consisten en cloruro de titanio (III) , los llamados catalizadores de Ziegler-Natta . Otro catalizador común es el catalizador de Phillips , preparado depositando óxido de cromo (VI) sobre sílice. [7] El polietileno se puede producir mediante polimerización radicalaria , pero esta ruta tiene una utilidad limitada y normalmente requiere aparatos de alta presión.
Los métodos comúnmente utilizados para unir piezas de polietileno incluyen: [22]
Los adhesivos sensibles a la presión (PSA) son viables si la química de la superficie o la carga se modifica con activación por plasma , tratamiento con llama o tratamiento corona .
El polietileno se clasifica por su densidad y ramificación . Sus propiedades mecánicas dependen significativamente de variables como la extensión y el tipo de ramificación, la estructura cristalina y el peso molecular . Existen varios tipos de polietileno:
En cuanto a los volúmenes vendidos, los grados de polietileno más importantes son HDPE, LLDPE y LDPE.
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UHMWPE es polietileno con un peso molecular de millones, normalmente entre 3,5 y 7,5 millones de uma . [23] El alto peso molecular lo convierte en un material muy resistente , pero da como resultado un empaquetamiento menos eficiente de las cadenas en la estructura cristalina , como lo demuestran las densidades inferiores a las del polietileno de alta densidad (por ejemplo, 0,930–0,935 g/cm 3 ). . El UHMWPE se puede fabricar mediante cualquier tecnología de catalizador, aunque los catalizadores Ziegler son los más comunes. Debido a su extraordinaria tenacidad, corte, desgaste y excelente resistencia química, el UHMWPE se utiliza en una amplia gama de aplicaciones. Entre ellos se incluyen piezas de máquinas para manipular latas y botellas , piezas móviles de máquinas de tejer, cojinetes, engranajes, uniones artificiales, protección de bordes en pistas de hielo, recambios de cables de acero en barcos y tablas de cortar de carnicero. Se utiliza comúnmente para la construcción de porciones articulares de implantes utilizados para reemplazos de cadera y rodilla . Como fibra , compite con la aramida en los chalecos antibalas .
El HDPE se define por una densidad mayor o igual a 0,941 g/cm 3 . El HDPE tiene un bajo grado de ramificación. Las moléculas, en su mayoría lineales, se empaquetan bien, por lo que las fuerzas intermoleculares son más fuertes que en los polímeros altamente ramificados. El HDPE se puede producir mediante catalizadores de cromo /sílice, catalizadores de Ziegler-Natta o catalizadores de metaloceno ; eligiendo catalizadores y condiciones de reacción, se puede controlar la pequeña cantidad de ramificación que se produce. Estos catalizadores prefieren la formación de radicales libres en los extremos de las moléculas de polietileno en crecimiento. Hacen que se agreguen nuevos monómeros de etileno a los extremos de las moléculas, en lugar de a lo largo del medio, provocando el crecimiento de una cadena lineal.
El HDPE tiene una alta resistencia a la tracción. Se utiliza en productos y envases como jarras de leche, botellas de detergente, botes de mantequilla, contenedores de basura y tuberías de agua .
PEX es un polietileno de densidad media a alta que contiene enlaces cruzados introducidos en la estructura del polímero, transformando el termoplástico en termoestable . Se mejoran las propiedades a alta temperatura del polímero, se reduce su flujo y se mejora su resistencia química. PEX se utiliza en algunos sistemas de plomería de agua potable porque los tubos hechos de este material se pueden expandir para caber sobre una tetina de metal y poco a poco volverá a su forma original, formando una conexión permanente y hermética.
El MDPE se define por un rango de densidad de 0,926 a 0,940 g/cm 3 . El MDPE se puede producir mediante catalizadores de cromo/sílice, catalizadores de Ziegler-Natta o catalizadores de metaloceno. El MDPE tiene buenas propiedades de resistencia a golpes y caídas. También es menos sensible a las muescas que el HDPE; La resistencia al agrietamiento por tensión es mejor que la del HDPE. El MDPE se utiliza normalmente en tuberías y accesorios de gas, sacos, películas retráctiles, películas de embalaje, bolsas de transporte y cierres de rosca.
El LLDPE se define por un rango de densidad de 0,915 a 0,925 g/cm 3 . El LLDPE es un polímero sustancialmente lineal con un número significativo de ramificaciones cortas, comúnmente obtenido mediante copolimerización de etileno con alfa-olefinas de cadena corta (por ejemplo, 1-buteno , 1-hexeno y 1-octeno ). El LLDPE tiene una mayor resistencia a la tracción que el LDPE y exhibe una mayor resistencia al impacto y a la perforación que el LDPE. Las películas de menor espesor (calibre) se pueden soplar, en comparación con el LDPE, con mejor resistencia al agrietamiento por tensión ambiental , pero no son tan fáciles de procesar. El LLDPE se utiliza en embalajes, particularmente en películas para bolsas y láminas. Se puede utilizar un espesor menor en comparación con el LDPE. Se utiliza para cubrir cables, juguetes, tapas, baldes, contenedores y tuberías. Si bien hay otras aplicaciones disponibles, el LLDPE se usa predominantemente en aplicaciones de películas debido a su dureza, flexibilidad y relativa transparencia. Los ejemplos de productos van desde películas agrícolas, plástico Saran y plástico de burbujas hasta películas multicapa y compuestas.
El LDPE se define por un rango de densidad de 0,910 a 0,940 g/cm 3 . El LDPE tiene un alto grado de ramificación de cadenas cortas y largas, lo que significa que las cadenas no se empaquetan también en la estructura cristalina . Por lo tanto, tiene fuerzas intermoleculares menos fuertes ya que la atracción dipolo instantánea inducida por el dipolo es menor. Esto da como resultado una menor resistencia a la tracción y una mayor ductilidad . El LDPE se crea mediante polimerización por radicales libres . El alto grado de ramificación con cadenas largas le da al LDPE fundido propiedades de flujo únicas y deseables. El LDPE se utiliza tanto para contenedores rígidos como para aplicaciones de películas plásticas, como bolsas de plástico y envolturas de películas.
El proceso de polimerización radical utilizado para fabricar LDPE no incluye un catalizador que "supervise" los sitios radicales en las cadenas de PE en crecimiento. (En la síntesis de HDPE, los sitios radicales están en los extremos de las cadenas de PE, porque el catalizador estabiliza su formación en los extremos). Los radicales secundarios (en el medio de una cadena) son más estables que los radicales primarios (en el extremo de la cadena). cadena), y los radicales terciarios (en un punto de ramificación) son aún más estables. Cada vez que se agrega un monómero de etileno, se crea un radical primario, pero a menudo estos se reorganizan para formar radicales secundarios o terciarios más estables. La adición de monómeros de etileno a los sitios secundarios o terciarios crea ramificaciones.
El VLDPE se define por un rango de densidad de 0,880 a 0,915 g/cm 3 . El VLDPE es un polímero sustancialmente lineal con altos niveles de ramificaciones de cadena corta, comúnmente obtenido mediante copolimerización de etileno con alfa-olefinas de cadena corta (por ejemplo, 1-buteno, 1-hexeno y 1-octeno). El VLDPE se produce más comúnmente utilizando catalizadores de metaloceno debido a la mayor incorporación de comonómeros que presentan estos catalizadores. Los VLDPE se utilizan para mangueras y tubos, bolsas de hielo y alimentos congelados, envases de alimentos y envolturas elásticas, así como modificadores de impacto cuando se mezclan con otros polímeros.
Gran parte de la actividad de investigación se ha centrado en la naturaleza y distribución de ramas de cadena larga en polietileno. En el HDPE, un número relativamente pequeño de estas ramas, quizás una entre 100 o 1000 ramas por carbono principal, puede afectar significativamente las propiedades reológicas del polímero.
Además de la copolimerización con alfa-olefinas, el etileno se puede copolimerizar con una amplia gama de otros monómeros y composiciones iónicas que crean radicales libres ionizados. Los ejemplos comunes incluyen acetato de vinilo (el producto resultante es un copolímero de etileno-acetato de vinilo , o EVA, ampliamente utilizado en espumas para suelas de calzado deportivo) y una variedad de acrilatos . Las aplicaciones del copolímero acrílico incluyen envases y artículos deportivos, y superplastificantes , utilizados en la producción de cemento.
Las propiedades materiales particulares del "polietileno" dependen de su estructura molecular. El peso molecular y la cristalinidad son los factores más importantes; la cristalinidad a su vez depende del peso molecular y del grado de ramificación. Cuanto menos ramificadas estén las cadenas poliméricas y cuanto menor sea el peso molecular, mayor será la cristalinidad del polietileno. La cristalinidad oscila entre el 35% (PE-LD/PE-LLD) y el 80% (PE-HD). El polietileno tiene una densidad de 1,0 g/cm 3 en regiones cristalinas y 0,86 g/cm 3 en regiones amorfas. Existe una relación casi lineal entre densidad y cristalinidad. [17]
El grado de ramificación de los distintos tipos de polietileno se puede representar esquemáticamente de la siguiente manera: [17]
La figura muestra cadenas principales de polietileno, ramas de cadena corta y ramas de cadena lateral. Las cadenas de polímeros se representan linealmente.
Las propiedades del polietileno dependen en gran medida del tipo y número de ramas de la cadena. Las ramas de la cadena dependen a su vez del proceso utilizado: ya sea el proceso de alta presión (solo PE-LD) o el proceso de baja presión (todos los demás tipos de PE). El polietileno de baja densidad se produce mediante un proceso de alta presión mediante polimerización radicalaria, con lo que se forman numerosas ramificaciones de cadena corta y larga. Las ramas de cadena corta se forman mediante reacciones de transferencia de cadena intramolecular , siempre son ramas de cadena de butilo o etilo porque la reacción se desarrolla según el siguiente mecanismo:
Además, el uso generalizado del polietileno plantea dificultades potenciales para la gestión de residuos porque no es fácilmente biodegradable.
En Japón, deshacerse de los plásticos de forma respetuosa con el medio ambiente fue el principal problema debatido hasta que el desastre nuclear de Fukushima en 2011 se convirtió en un tema mayor. Fue catalogado como un mercado de soluciones de 90 mil millones de dólares . Desde 2008, Japón ha aumentado rápidamente el reciclaje de plásticos, pero todavía tiene una gran cantidad de envoltorios de plástico que se desperdician. [24]
En 2010, un investigador japonés, Akinori Ito, lanzó el prototipo de una máquina que crea aceite a partir de polietileno mediante un pequeño proceso de destilación de vapor autónomo. [25]
El polietileno, al igual que otros plásticos sintéticos, no es fácilmente biodegradable y, por tanto, se acumula en los vertederos. Sin embargo, existen varias especies de bacterias y animales que pueden degradar el polietileno.
En mayo de 2008, Daniel Burd, un canadiense de 16 años, ganó la Feria de Ciencias de Canadá en Ottawa después de descubrir que Pseudomonas fluorescens , con la ayuda de Sphingomonas , puede degradar más del 40% del peso de las bolsas de plástico en seis semanas. . Más tarde supuso que desaparecería después de seis semanas más. [26]
La bacteria termófila Brevibacillus borstelensis (cepa 707) se aisló de una muestra de suelo y se descubrió que utiliza polietileno de baja densidad como única fuente de carbono cuando se incuban juntos a 50 °C. La biodegradación aumentó con el tiempo de exposición a la radiación ultravioleta . [27]
Acinetobactersp . 351 puede degradar oligómeros de PE de menor peso molecular. Cuando el PE se somete a termooxidación y fotooxidación, se liberan productos que incluyen alcanos, alquenos, cetonas, aldehídos, alcoholes, ácidos carboxílicos, cetoácidos, ácidos dicarboxílicos, lactonas y ésteres. [28]
En 2014, un investigador chino llamado Jun Yang descubrió que las larvas de la polilla india podían metabolizar el polietileno al observar que las bolsas de plástico en su casa tenían pequeños agujeros. Deduciendo que las larvas hambrientas debieron haber digerido el plástico de alguna manera, él y su equipo analizaron sus bacterias intestinales y encontraron algunas que podían usar el plástico como única fuente de carbono. Las bacterias de los intestinos de las larvas de la polilla Plodia interpunctella no sólo pudieron metabolizar el polietileno, sino que lo degradaron significativamente, reduciendo su resistencia a la tracción en un 50%, su masa en un 10% y los pesos moleculares de sus cadenas poliméricas en un 13%. [29] [30]
En 2017, investigadores informaron que la oruga de Galleria mellonella come basura plástica como el polietileno. [31] [32]
Cuando se expone a la radiación solar ambiental, el plástico produce dos gases de efecto invernadero , metano y etileno . El tipo de plástico que libera gases en mayor proporción es el polietileno de baja densidad (LDPE). Debido a su baja densidad, se descompone más fácilmente con el tiempo, lo que da lugar a superficies más altas. La producción de estos gases traza a partir de LDPE virgen aumenta con el tiempo. Cuando se incuba en el aire, el LDPE emite gases a tasas ~2 veces y ~76 veces mayores en comparación con la incubación en agua para metano y etileno, respectivamente. Sin embargo, según las tasas medidas en el estudio, la producción de metano a través de plásticos es actualmente un componente insignificante del presupuesto global de metano. [33]
El polietileno puede modificarse durante la polimerización mediante comonómeros polares o no polares o después de la polimerización mediante reacciones análogas a los polímeros. Las reacciones análogas a los polímeros más comunes son la reticulación del polietileno , la cloración y la sulfocloración .
En el proceso de baja presión se pueden añadir α-olefinas (por ejemplo , 1-buteno o 1-hexeno ), que se incorporan a la cadena polimérica durante la polimerización. Estos copolímeros introducen cadenas laterales cortas, por lo que se reducen la cristalinidad y la densidad . Como se explicó anteriormente, con ello se modifican las propiedades mecánicas y térmicas. En particular, PE-LLD se produce de esta manera.
El polietileno metaloceno (PE-M) se prepara mediante catalizadores de metaloceno , que normalmente incluyen copolímeros (por ejemplo, eteno/hexeno). El polietileno metaloceno tiene una distribución de peso molecular relativamente estrecha , una tenacidad excepcionalmente alta, excelentes propiedades ópticas y un contenido de comonómero uniforme. Debido a la estrecha distribución del peso molecular, se comporta menos pseudoplástico (especialmente con velocidades de cizallamiento mayores). El polietileno metaloceno tiene una baja proporción de componentes de bajo peso molecular (extraíbles) y una baja temperatura de soldadura y sellado. Por tanto, es especialmente adecuado para la industria alimentaria. [17] : 238 [34] : 19
El polietileno con distribución de peso molecular multimodal se compone de varias fracciones de polímeros que se mezclan de forma homogénea. Estos tipos de polietileno ofrecen rigidez, tenacidad, resistencia, resistencia al agrietamiento por tensión extremadamente altas y una mayor resistencia a la propagación de grietas. Consisten en proporciones iguales de fracciones poliméricas de peso molecular superior e inferior. Las unidades de menor peso molecular cristalizan más fácilmente y se relajan más rápido. Las fracciones de mayor peso molecular forman moléculas de enlace entre cristalitos, aumentando así la tenacidad y la resistencia al agrietamiento por tensión. El polietileno con distribución de peso molecular multimodal se puede preparar en reactores de dos etapas, mediante catalizadores con dos centros activos sobre un soporte o mediante mezcla en extrusoras. [17] : 238
Los copolímeros de olefinas cíclicas se preparan mediante copolimerización de eteno y cicloolefinas (normalmente norborneno ) producidas mediante el uso de catalizadores de metaloceno. Los polímeros resultantes son polímeros amorfos y particularmente transparentes y resistentes al calor. [17] : 239 [34] : 27
Los compuestos básicos utilizados como comonómeros polares son el alcohol vinílico ( etenol , un alcohol insaturado), el ácido acrílico ( ácido propenoico , un ácido insaturado) y los ésteres que contienen uno de los dos compuestos.
El copolímero de etileno/alcohol vinílico (EVOH) es (formalmente) un copolímero de PE y alcohol vinílico (etenol), que se prepara mediante hidrólisis (parcial) del copolímero de etileno-acetato de vinilo (ya que el alcohol vinílico en sí no es estable). Sin embargo, normalmente el EVOH tiene un contenido de comonómero mayor que el VAC comúnmente utilizado. [35] : 239
EVOH se utiliza en películas multicapa para embalaje como capa barrera (plástico barrera). Como el EVOH es higroscópico (atrae agua), absorbe agua del ambiente, por lo que pierde su efecto barrera. Por tanto, debe utilizarse como capa central rodeada de otros plásticos (como LDPE, PP, PA o PET). EVOH también se utiliza como agente de recubrimiento contra la corrosión en farolas, postes de semáforos y paredes de protección acústica. [35] : 239
Los copolímeros de etileno y ácidos carboxílicos insaturados (como el ácido acrílico) se caracterizan por una buena adherencia a diversos materiales, por su resistencia al agrietamiento por tensión y por su alta flexibilidad. [36] Sin embargo, son más sensibles al calor y la oxidación que los homopolímeros de etileno. Como promotores de adhesión se utilizan copolímeros de etileno/ácido acrílico. [17]
Si en el polímero hay sales de un ácido carboxílico insaturado, se forman redes iónicas termorreversibles, llamadas ionómeros . Los ionómeros son termoplásticos muy transparentes que se caracterizan por una alta adherencia a los metales, una alta resistencia a la abrasión y una alta absorción de agua. [17]
Si se copolimerizan ésteres insaturados con etileno, la fracción alcohólica puede estar en la cadena principal del polímero (como es el caso en el copolímero de etileno-acetato de vinilo) o en la fracción ácida (por ejemplo, en el copolímero de etileno-acrilato de etilo). Los copolímeros de etileno-acetato de vinilo se preparan de manera similar al LD-PE mediante polimerización a alta presión. La proporción de comonómero influye decisivamente en el comportamiento del polímero.
La densidad disminuye hasta una proporción de comonómero del 10% debido a la perturbada formación de cristales. Con proporciones mayores se aproxima a la del acetato de polivinilo (1,17 g/cm 3 ). [35] : 235 Debido a la disminución de la cristalinidad, los copolímeros de etileno y acetato de vinilo se vuelven más blandos a medida que aumenta el contenido de comonómero. Los grupos del lado polar cambian significativamente las propiedades químicas (en comparación con el polietileno): [17] : 224 la resistencia a la intemperie, la adhesividad y la soldabilidad aumentan con el contenido de comonómero, mientras que la resistencia química disminuye. También cambian las propiedades mecánicas: la resistencia al agrietamiento por tensión y la tenacidad en frío aumentan, mientras que el límite elástico y la resistencia al calor disminuyen. Con una proporción muy alta de comonómeros (alrededor del 50%) se producen termoplásticos gomosos ( elastómeros termoplásticos ). [35] : 235
Los copolímeros de etileno-acrilato de etilo se comportan de manera similar a los copolímeros de etileno-acetato de vinilo. [17] : 240
Básicamente se distingue entre reticulación con peróxido (PE-Xa), reticulación con silano (PE-Xb), reticulación por haz de electrones (PE-Xc) y reticulación azo (PE-Xd). [37]
Se muestran el peróxido, el silano y la reticulación por irradiación. En cada método, se genera un radical en la cadena de polietileno (centro superior), ya sea por radiación (h·ν) o por peróxidos (ROOR). Luego, dos cadenas radicales pueden entrecruzarse directamente (abajo a la izquierda) o indirectamente mediante compuestos de silano (abajo a la derecha).
El polietileno clorado (PE-C) es un material económico que tiene un contenido de cloro del 34 al 44%. Se utiliza en mezclas con PVC porque el cloropolietileno suave y gomoso está incrustado en la matriz de PVC, aumentando así la resistencia al impacto . También aumenta la resistencia a la intemperie. Además, se utiliza para ablandar láminas de PVC, sin riesgo de migración de plastificantes. El polietileno clorado se puede reticular de forma peróxida para formar un elastómero que se utiliza en la industria del cable y del caucho. [35] Cuando se agrega polietileno clorado a otras poliolefinas, se reduce la inflamabilidad. [17] : 245
El PE clorosulfonado (CSM) se utiliza como material de partida para el caucho sintético resistente al ozono . [40]
Braskem y Toyota Tsusho Corporation iniciaron actividades conjuntas de comercialización para producir polietileno a partir de caña de azúcar . Braskem construirá una nueva instalación en su unidad industrial existente en Triunfo, Rio Grande do Sul, Brasil, con una capacidad de producción anual de 200.000 toneladas cortas (180.000.000 kg), y producirá polietileno de alta y baja densidad a partir de bioetanol derivado de la caña de azúcar. . [41]
El polietileno también se puede fabricar a partir de otras materias primas, incluidos el grano de trigo y la remolacha azucarera . Estos desarrollos utilizan recursos renovables en lugar de combustibles fósiles, aunque la cuestión de la fuente de plástico es actualmente insignificante a raíz de los desechos plásticos y, en particular, los desechos de polietileno, como se muestra arriba.
El nombre polietileno proviene del ingrediente y no del compuesto químico resultante, que no contiene dobles enlaces. El nombre científico polietileno se deriva sistemáticamente del nombre científico del monómero. [42] [43] El monómero alqueno se convierte en un alcano largo, a veces muy largo, en el proceso de polimerización. [43] En determinadas circunstancias resulta útil utilizar una nomenclatura basada en la estructura; en tales casos, la IUPAC recomienda poli(metileno) (el poli(metanodiilo) es una alternativa no preferida). [42] La diferencia de nombres entre los dos sistemas se debe a la apertura del doble enlace del monómero tras la polimerización. [44] El nombre se abrevia como PE . De manera similar, el polipropileno y el poliestireno se reducen a PP y PS, respectivamente. En el Reino Unido y la India el polímero se llama comúnmente polietileno , del nombre comercial ICI , aunque esto no está reconocido científicamente.
[página 956]:
Eine theilweise – übrigens immer nur minimale – Umwandlung des Diazomethans in Stickstoff und Polymethylen vollzieht sich auch bei ganz andersartigen Reactionen; ...
[
Una conversión parcial (por cierto, siempre mínima) del diazometano en nitrógeno y polimetileno se produce también en reacciones muy diferentes; ...
]
