POLIMERIZACION DEL ETILENO

INTRODUCCIÓN

Hoy en día los polímeros resultan unos de los materiales más importantes en nuestra vida moderna, ya que ellos han desplazado en la mayoría de los casos al metal, madera, vidrio, concreto entre otros. Dependiendo de la forma de polimerización, los polímeros se dividen fundamentalmente en dos grandes grupos: Polímeros de condensación, si la reacción se lleva a cabo por condensación entre moléculas polifuncionales y polímeros de adición, si la reacción procede por adición a un doble enlace. En este trabajo enfocaremos un mayor a un polímero de adición específicamente el polietileno, debido a que este lleva a cabo un mecanismo de preparación a través de catalizadores Ziegler-Natta.

Estos nuevos catalizadores, formados por compuestos órgano-metálicos y sales de metales pesados, polimerizan también la mayoría de los compuestos con dobles enlaces sencillos y conjugados. Es bastante considerable el interés por estos sistemas catalíticos ya que abren un nuevo y amplio campo dentro de la química macromolecular.

En esta investigación se realizaron pruebas de polimerización de etileno, con el fin de llegar a un conocimiento más completo de estos catalizadores. El sistema catalítico acá empleado está formado por monobromuro de dietilaluminio y tetracloruro de titanio, los cuales al mezclarlos, forman un complejo de color pardo, que actúa de catalizador de polimerización de los dobles enlaces. Es bien conocida la importancia que ha adquirido en los últimos años el polietileno. Solamente diremos que el aumento de producción de un año a otro es superior a cualquier otro plástico. En el presente trabajo realizamos el estudio de la influencia de los diferentes factores, pureza del etileno, relación entre los componentes catalíticos y variación de la concentración del catalizador sobre las propiedades del polímero: Peso molecular, cristalinidad e intervalos de reblandecimiento.

Mecanismo de la Polimerización del Etileno

Para obtener polietileno, el etileno tiene que ser como mínimo del 98 % de pureza, pues los gases que lo acompañan, especialmente oxígeno, si están en proporción mayor, inhiben al catalizador.

La polimerización de a-olefinas son catalizadores tipo Ziegler - Natta, se realiza en fase heterogénea y mediante un mecanismo de tipo iónico.

Los compuestos órgano-metálicos y sus haluros se comportan como dímeros, puesto que sus números de coordinación son mayores que el número de valencia. Así, la valencia del aluminio es tres, siendo cuatro el número de coordinación.

Cuando se hace reaccionar trialquil-aluminio con Cl4Ti, las reacciones que pueden tener lugar según F. EIRICH y H. MARK son las siguientes:

AI2R6 + Cl4Ti -----> Al2Cl2R4 + TiCI2R2

TiCI2R2 + Cl4Ti -----> 2TiCL3R

2TiCL3R -----> 2TiCL3 + R2

NATTA, ha sugerido un mecanismo aniónico para la polimerización de a-olefinas. Según este autor, el mecanismo de iniciación para el etileno sería:

(Xn-Me-C2H5 --------> Xn-Me(+) C2H5(-) + CH2 = CH2 ----->

-----> XnMe-CH2-CH2-C2H5 --------> XnMe(+)CH2(-) – CH2 – C2H5

Xn son los otros grupos unidos al metal en un catalizador obtenido con

Cl4Ti y Al con C2H5 y Br.

Para la propagación de la cadena el mecanismo sería:

Esta fase de crecimiento, se efectúa por inserción de una nueva unidad monómera entre el catalizador y la cadena de polímero. El desarrollo de la cadena se lleva a cabo, o bien por disociación, en la que existe regeneración del catalizador y formación de un agrupamiento hidrurometálico, o bien por transferencia del polímero al monómero. En ambos casos, la molécula es polarizada de nuevo. La terminación ha sido evidenciada por NATTA, que puede ocurrir bien por transferencia de un ión hidruro al catalizador, bien por transferencia de cadena con el monómero. Según indicamos en los esquemas siguientes:

Factores que influyen en la Polimerización

Un factor importante que parece influir en la velocidad de polimerización es la forma física y el tiempo durante el cual el polímero queda unido a los centros catalíticos activos. No se conoce claramente las causas que llevan a la disminución de la velocidad en relación con la conversión, una vez que esta ultima haya superado ciertos límites; dicho fenómeno puede ser el resultado de una aglomeración de partículas del polímero, que, por la oclusión de los centros catalíticos lleva una disminución de la difusión

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