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Polietileno
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¿Qué es el polietileno?

El polietileno es probablemente el polímero que más se ve en la vida diaria. Es el plástico más popular del mundo. Éste es el polímero que hace las bolsas de almacén, los frascos de champú, los juguetes de los niños, e incluso chalecos a prueba de balas. Por ser un material tan versátil, tiene una estructura muy simple, la más simple de todos los polímeros comerciales. Una molécula del polietileno no es nada más que una cadena larga de átomos de carbono, con dos átomos de hidrógeno unidos a cada átomo de carbono. Eso es lo que muestra la figura de la parte superior de la página, pero puede representarse más fácilmente como en la figura de abajoa la izquierda, sólo con la cadena de átomos de carbono, de miles de átomos de longitud:

Se denomina polietileno a cada uno de los polímeros del etileno. La fabricación de polímeros consume el 60% del etileno que se produce. El polietileno es probablemente el polímero que más se ve en la vida diaria. Es el plástico más popular del mundo. Existen, básicamente, dos tipos de polietileno, el polietileno de baja densidad (Low Density PolyEthylene LDPE) o PEBD y el polietileno de alta densidad (High Density PolyEthylene HDPE) o PEAD. También se pueden distinguir el polietileno lineal de baja densidad y el polietileno de peso molecular ultra-alto (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene UHMWPE).

El polietileno de alta densidad es un polímero de cadena lineal no ramificada. Aunque las ramificaciones son comunes en los productos comerciales. Las cadenas de polietileno se arreglan abajo de la temperatura de reblandecimiento Tg en regiones amorfas y semicristalinas.

El polietileno (PE) es químicamente el polímero más simple. Se representa con su unidad repetitiva (CH2-CH2)n. Por su alta producción mundial, cada año se producen 60 millones de toneladas (2005) en todo el mundo, es también el más barato, siendo uno de los plásticos más comunes. Es químicamente inerte y se obtiene de la polimerización del etileno, de fórmula química CH2=CH2 y llamado eteno por la IUPAC, del que deriva su nombre.

Este polímero puede ser producido por diferentes reacciones de polimerización, como por polimerización por radicales libres, polimerización aniónica, polimerización por coordinación de iones polimerización catiónica. Cada uno de estos mecanismos de reacción produce un tipo diferente de polietileno.

Se obtiene por polimerización del etileno a presiones relativamente bajas (1-200 atm), con catalizador alquilmetálico (catálisis de Ziegler) o un óxido metálico sobre sílice o alúmina (procesos Phillips y Stardard Oil). Su resistencia química y térmica, así como su opacidad, impermeabilidad y dureza son superiores a las del polietileno de baja densidad. Se emplea en la construcción y también para fabricar prótesis, envases, bombonas para gases y contenedores de agua y combustible. Los objetos fabricados con HDPE se identifican, en el sistema de identificación americano SPI (Society of the Plastics Industry), con el siguiente símbolo en la parte inferior o posterior:

El polietileno de baja densidad es un polímero de cadena ramificada.

Se obtiene por polimerización del etileno a altas presiones (aproximadamente 1200 atm y 200º C) con oxígeno o catalizador de peróxido y por mecanismo de radicales libres. Es un sólido más o menos flexible, según el grosor, ligero y buen aislante eléctrico. Se trata de un material plástico que por sus características y bajo coste se utiliza mucho en envasado, revestimiento de cables y en la fabricación de tuberías. Los objetos fabricados con LDPE se identifican, en el sistema de identificación americano SPI (Society of the Plastics Industry), con el siguiente símbolo en la parte inferior o posterior:

El polietileno lineal de baja densidad se obtiene polimerizando el etileno con un alqueno (especialmente 1-buteno) a baja presión, en disolución, suspensión o fase gaseosa y en presencia de catalizadores. Se trata de un polímero con ramificaciones muy cortas y uniformes que hacen que su temperatura de fusión y su resistencia a la tracción y al agrietamiento sean superiores a las del polietileno de baja densidad. Se utiliza en el recubrimiento de cables y en la fabricación de objetos moldeados por extrusión o soplado.

El polietileno de alta densidad se produce normalmente con un peso molecular que se encuentra en el rango entre 200.000 y 500.000, pero puede ser mayor. El polietileno con peso molecular entre 3.000.000 y 6.000.000 se denomina UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene). Con este material se producen fibras, tan fuertes, que pueden utilizarse para fabricar chalecos a prueba de balas.

Clasificación y propiedades físicas

Los polietilenos de alta presión tienen pesos moleculares entre 10.000 y 40.000. Son muy elásticos, flexibles y termoplásticos. Los polietilenos de fusión media presentan alta cristalinidad y son duros y rígidos y los de fusión baja menor cristalinidad, siendo también duros y poco elásticos. Todos los polietilenos son muy resistentes a los agentes químicos.

La abreviatura de polietileno comúnmente utilizada es PE. Los polietilenos pueden clasificarse en:

PEBD (en inglés conocido como LDPE PE-LD): Polietileno de baja densidad;

  • No tóxico
  • Flexible
  • Liviano
  • Transparente
  • Inerte (al contenido)
  • Impermeable
  • Poca estabilidad dimensional, pero fácil procesamiento
  • Bajo costo

PEAD (en inglés conocido como HDPE PE-HD): Polietileno de alta densidad; densidad igual menor a 0.941 g/cm3. Tiene un bajo nivel de ramificaciones, por lo cual su densidad es alta, las fuerzas intermoleculares son altas también. La producción de un buen PEAD depende de la selección del catalizador. Algunos de los catalizadores modernos incluyen los de Ziegler-Natta, cuyo desarrollo culminó con el Premio Nobel.

  • Resistente a las bajas temperaturas;
  • Alta resistencia a la tensión; compresión, tracción;
  • Baja densidad en comparación con metales u otros materiales;
  • Impermeable;
  • Inerte (al contenido), baja reactividad;
  • No tóxico
  • Poca estabilidad dimensional, creep

PELBD (en inglés conocido como LLDPE): Polietileno lineal de baja densidad;

UHWPE: Polietileno de ultra alto peso molecular;

PEX: Polietileno con formación de red;

Características PEBD PEAD PELBD

Grado de cristalinidad [%]

40 hasta 50

60 hasta 80

30 hasta 40

Densidad [g/cm³]

0,915 hasta 0,935

0,94 hasta 0,97

0.90 hasta 0.93

Módulo [N/mm²] a 52215°C

~130

~1000

-

Temperatura de fusión [°C]

105 hasta 110

130 hasta 135

121 hasta 125

estabilidad química

buena

excelente

buena

Esfuerzo de ruptura [N/mm²]

8,0-10

20,0-30,0

10,0-30,0

Elongación a ruptura [%]

20

12

16

Módulo elástico E [N/mm²]

200

1000

-

Coeficiente de expansión lineal [K-1]

1.7 * 10-4

2 * 10-4

2 * 10-4

Temperatura máxima permisible [°C]

80

100

-

Temperatura de reblandecimiento [°C]

110

140

-

Aplicaciones

Usos: Para la fabricación de tubos, planchas, materiales aislantes, para cables eléctricos, recubrimientos para protección contra la corrosión, hojas y láminas para embalaje, protección de cultivos, aislamiento térmico, recubrimientos sobre papel, en el moldeo por inyección para obtener recipientes de todo tipo, artículos del hogar, tuberías que sustituyen a los de hierro galvanizado, etc

PEBD:

  • Bolsas de todo tipo: supermercados, boutiques, panificación, congelados, industriales, etc.;
  • Películas para agricultura;
  • Recubrimiento de acequias;
  • Envasado automático de alimentos y productos industriales: leche, agua, plásticos, etc.;
  • Stretch film;
  • Base para pañales desechables;
  • Bolsas para suero;
  • Contenedores herméticos domésticos;
  • Bazar;
  • Tubos y pomos: cosméticos, medicamentos y alimentos;
  • Tuberías para riego.

PEAD:

  • Envases para: detergentes, lejía, aceites automotor, champús, lácteos;
  • Bolsas para supermercados;
  • Bazar y menaje;
  • Cajones para pescados, gaseosas, cervezas;
  • Envases para pintura, helados, aceites;
  • Tambores;
  • Tuberías para gas, telefonía, agua potable, minería, láminas de drenaje y uso sanitario;
  • Macetas;
  • Bolsas tejidas;
  • Guías de cadena, piezas mecánicas.
  • También se usa para recubrir lagunas, canales, fosas de neutralización, contra tanques, tanques de agua, plantas de tratamiento de aguas, lagos artificiales, canalones de lámina, etc.

Documentación

http://es.answers.yahoo.com/
http://pslc.ws/spanish/pe.htm
http://www.telecable.es/personales/albatros1/quimica/industria/polietileno.htm
http://es.wikipedia.org/