Polietileno

POLIETILENO (PE)

INTRODUCCIÓN

El polietileno (PE) es un material termoplástico blanquecino, de transparente a translúcido, y es frecuentemente fabricado en finas láminas transparentes. Las secciones gruesas son translúcidas y tienen una apariencia de cera. Mediante el uso de colorantes pueden obtenerse una gran variedad de productos coloreados.

Es químicamente el polímero más simple. Es uno de los plásticos más comunes debido a su bajo precio y simplicidad en su fabricación, lo que genera una producción mundial de aproximadamente 60 millones de toneladas anuales alrededor del mundo.

El PE puede ser producido por diferentes reacciones de polimerización como por ejemplo: Polimerización por radicales libre, polimerización anicónica, polimerización por coordinación de iones o polimerización catiónica. Cada uno de estos mecanismos de reacción produce un tipo distinto de polietileno.

Por la polimerización de etileno pueden obtenerse productos con propiedades físicas muy variadas. Estos productos tienen en común la estructura química fundamental (-CH2-CH2-)n, y en general tienen propiedades químicas de un alcano de peso molecular elevado. Este tipo de polímero se creó para usarlo como aislamiento eléctrico, pero después ha encontrado muchas aplicaciones en otros campos, especialmente como película y para envases.

I.- HISTORIA

El polietileno fue sintetizado por primera vez por el químico alemán Hans von Pechmann que lo preparó por accidente en 1898 mientras calentaba diazometano. Cuando sus colegas Eugen Bamberger y Friedrich Tschirner caracterizaron la sustancia blanca cerosa que él había creado reconocieron que contiene largas cadenas de metilenos (-CH2-) y lo calificaron como polimetileno.

La primera síntesis de polietileno industrialmente práctica fue descubierta (de nuevo por accidente) en 1933 por Eric Fawcett y Reginald Gibson en ICI (Imperial Chemical Industries) en Northwich, Inglaterra. Al aplicar una presión extremadamente alta (varias cientos de atmósferas) a una mezcla de etileno y benzaldehído se produjo un nuevo material blanco ceroso. Debido a que la reacción había sido iniciada por contaminación por trazas de oxígeno en sus aparatos, el experimento fue, al principio, difícil de reproducir. No fue sino hasta 1935 que otro químico del ICI, Michael Perrin, transformó este accidente en una síntesis a alta presión para el polietileno reproducible, que se convirtió en la base para el comienzo de la producción industrial de polietileno de baja densidad en 1939. Debido a que el polietileno se encontró que tienen muy baja pérdida de propiedades en las ondas de radio de muy alta frecuencia, la distribución comercial en Gran Bretaña fue suspendida al estallar la Segunda Guerra Mundial; fue tratado como un secreto y el nuevo proceso se utilizó para producir el aislamiento de cables coaxiales de UHF y SHF de equipos de radar. Durante la Segunda Guerra Mundial, se llevó a cabo más investigaciones sobre el proceso del ICI y en 1944 la Bakelite Corporation en Sabine, Texas, y Du Pont en Charleston, Virginia Occidental, comenzó la producción comercial a gran escala bajo la licencia de ICI.

El punto de referencia de avance en la producción comercial de polietileno comenzó con el desarrollo de catalizadores que promueven la polimerización a temperaturas y presiones moderadas. El primero de ellos era un catalizador basado en trióxido de cromo, descubierto en 1951 por Robert Banks y J. Paul Hogan de Phillips Petroleum. En 1953, el químico alemán Karl Ziegler desarrolló un sistema catalítico basado en haluros de titanio y compuestos de órgano-aluminio que trabajaban en condiciones aún más leves que el catalizador de Phillips. El catalizador Phillips es menos costoso y más fácil de trabajar, sin embargo, ambos métodos son muy usados industrialmente. Al final de la década de 1950 tanto los catalizadores del tipo Phillips y Ziegler estaban siendo utilizados para la producción de polietileno de alta densidad. En el 1970, el sistema de Ziegler fue mejorada por la incorporación de cloruro de magnesio. En 1976, se recurrió a sistemas catalíticos basados en catalizadores solubles, los metalocenos, desarrollados por Walter Kaminsky y Hansjörg Sinn. La familia de catalizadores, basados en metaloceno y Ziegler, ha demostrado ser muy flexible en la copolimerización de etileno con otras olefinas y se han convertido en la base de la amplia gama de resinas de polietilenos disponibles en la actualidad, incluyendo polietileno de muy baja densidad y polietileno lineal de baja densidad. Tales resinas, en forma de fibras como Dyneema, a partir de 2005, han comenzado a sustituir a las aramidas en muchas aplicaciones de alta resistencia.

II.- CONCEPTO DE POLIETILENO (PE)

El Polietileno es un polímero sintético termoplástico que se obtiene por polimerización del etileno. Es un material parcialmente cristalino y parcialmente amorfo, de color blanquecino y translucido. Los diversos tipos de Polietileno que se encuentran en el mercado son el resultado de las diferentes condiciones de operación, llevadas a cabo en la reacción de polimerización.

III.- ESTRUCTURA DEL POLIETILENO (PE)

La estructura química del Polietileno es –(CH2-CH2-)n. Esta molécula está compuesta en su unidad estructural por dos átomos de carbono y 4 átomos de hidrógeno unidos todos por enlaces de tipo covalente. La fuerza de los enlaces C-C y C-H es 347 y 414 Kj/mol respectivamente. Esta unidad básica se puede repetir indefinidamente para formar el Polietileno.

A menudo, con el fin de abreviar la escritura se representa de la siguiente forma:

A veces algunos de los carbonos, en lugar de tener hidrógenos unidos a ellos, tienen asociadas largas cadenas de polietileno. Esto se llama polietileno ramificado, o de baja densidad, o LDPE. Cuando no hay ramificación, se llama polietileno lineal, o HDPE. El polietileno lineal es mucho más fuerte que el polietileno ramificado, pero el polietileno ramificado es más barato y más fácil de fabricar.

IV.- PE POR CONTENIDO DE MONÓMERO

El polietileno se obtiene a partir del monómero etileno (nombre IUPAC: eteno). Tiene la fórmula C2H4, que consiste en un par de grupos metilenos (CH2) conectadas por un enlace doble.

• Homopolimero

Es un polímero obtenido de un monómero con la ayuda de un iniciador (oxigeno) realiza su polimerización.

ETILENO + INICIADOR (O2) = LDPE

= HDPE

• Copolimero

Es un polímero que se produce por

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