Polietileno de Alta Densidad

El polietileno de alta densidad es un polímero que se caracteriza por:

• Excelente resistencia térmica y química.
• Muy buena resistencia al impacto.
• Sólido, incoloro, translúcido, casi opaco.
• Muy buena procesabilidad, es decir, se puede procesar por los métodos de conformado empleados para los termoplásticos, como inyección y extrusión.
• Flexible, aún a bajas temperaturas.
• Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre él.
• Muy ligero.
• No es atacado por los ácidos, resistente al agua a 100 °C y a la mayoría de los disolventes ordinarios.

Algunas de sus aplicaciones son:

• Bolsas plásticas.
• Envases de alimentos, detergentes y otros productos químicos.
• Artículos para el hogar.
• Juguetes.
• Acetábulos de prótesis femorales de caderas.
• Dispositivos protectores (cascos, rodilleras, coderas…)
• Impermeabilización de terrenos (vertederos, piscinas, estanques, otros)

Polietileno de Baja Densidad

Se designa como LDPE (por sus siglas en inglés, Low Density Polyethylene) o PEBD, polietileno de baja densidad. El polietileno de baja densidad es un «polímero de adición», conformado por unidades repetidas de etileno.

Es un polímero termoplástico de cadena larga altamente ramificado con una densidad de 0,915 a 0,925 g/cm³. El proceso también es capaz de producir polietileno de densidad media (medium density polyethylene, MDPE) de hasta aproximadamente 0,935 g/cm³.

El PEBD se produce por polimerización del etileno a través de radicales libres y a presión y temperatura elevadas. Las temperaturas varían de 150 a 300 °C. Las presiones abarcan desde 10³ a 345 MPa.

El proceso de polimerización conlleva tres pasos básicos: iniciación, propagación y terminación.

La iniciación requiere de un iniciador, usualmente un peróxido, que se descompone térmicamente en radicales libres (ecuación 1), los cuales reaccionan con el etileno (ecuación 2):

iniciador (R)₂ → 2R’ (1)

R1 + CH₂CH₂ → RCH₂CH₂‘ (2)

La propagación ocurre a medida que prosigue la reacción (ecuación 3).

RCH₂CH₂‘ + CH₂CH₂ → RCH₂CH₂CH₂CH₂‘ (3)

La terminación de una cadena en crecimiento ocurre cuando se combinan dos grupos de radicales libres (ecuación 4) o cuando un radical hidrógeno se transfiere de una cadena a otra (ecuación 5).

RCH₂CH₂‘ + ‘CH₂CH₂R → RCH₂CH₂CH₂CH₂R (4)

RCH₂CH₂‘ + ‘CH₂CH₂R → RCH₂CH₃ + RCHCH₂ (5)

Se usan dos métodos comerciales en la producción del PEBD: en autoclave y en tubo.

El proceso en autoclave emplea un reactor autoclave con agitación y flujo continuo con una relación L/D que va de 2:1 a 20:1. El reactor puede estar dividido por bastidores a fin de formar una serie de zonas de reacción bien agitadas.

El proceso en autoclave puede producir resinas de PEBD con un amplio intervalo de distribuciones de pesos moleculares, DPM.En el proceso tubular, el reactor consiste en un tubo largo con relaciones L/D mayores que 12000:1. Debido a que no hay agitación mecánica, la operación continua puede producir un flujo tapón. Aquí, la distribución de pesos moleculares generalmente está entre los extremos que se consiguen mediante el autoclave.

En ambos procesos, los separadores descendentes del reactor operan a presiones más bajas, separando el etileno que no reaccionó del polímero.

Sólo de un 10 a un 30% del etileno es convertido en polietileno por paso a través del reactor. Del separador, se extruye el polietileno fundido a través de una nodulizadora (granulador) sumergida en agua para formar gránulos o»pellet». Éstos son secados y almacenados en silos hasta que son cargados en vagones de ferrocarril, cajas o bolsas.

El polietileno de baja densidad es un polímero que se caracteriza por:

• Buena resistencia térmica y química.
• Buena resistencia al impacto.
• Translúcido, poco cristalino.
• Muy buena procesabilidad, es decir, se puede procesar por los métodos de conformado empleados para los termoplásticos, como inyección y extrusión.
• Es más flexible que el polietileno de alta densidad.
• Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre él.

Algunas de sus aplicaciones son:

• Sacos y bolsas plásticas. • Film para invernaderos y otros usos agrícolas. • Juguetes. • Objetos de menaje, como vasos, platos, cubiertos… • Botellas. • Recubrimiento de cables. Polietileno lineal de baja densidad Se designa como LLDPE (por sus siglas en inglés, Linear Low Density Polyethylene) o PELBD, polietileno lineal de baja densidad. El PELBD se puede describir como un copolímero que tiene una estructura molecular lineal. Los comonómeros más usados comercialmente son el buteno, el hexeno y el octeno. Las resinas PELBD tienen pesos moleculares de 10.000 a 100.000 con grados variables de cristalinidad. Es un material termoplástico duro y resistente que consiste en un esqueleto lineal con ramificaciones laterales cortas. Las propiedades del PELBD en el estado fundido y en la parte terminada son funciones del peso molecular, la distribución de pesos moleculares (DPM), y de la densidad de la resina. La longitud y posición de las cadenas laterales también afecta las propiedades del producto, las cuales son en gran parte controladas por el comonómero usado en el proceso de producción. Existen muchos tipos de producto: la densidad puede variar de 0.905 a 0.945 g/cm3. Las resinas en el intervalo de densidad de 0.936 a 0.945 g/cm3 a menudo se conocen como resinas de polietileno lineal de densidad media, mientras que aquellos con densidades de 0.905 a 0.915 g/cm3 se consideran como polietileno de baja densidad de ultra baja linealidad. El proceso básico de polimerización requiere de la copolimerización del etileno y el monómero de elección (ð-olefina) usando un catalizador. Las presiones y temperaturas del reactor varían dependiendo del proceso empleado. Tanto el tipo de comonómero como el proceso de producción afectan las propiedades físicas de la resina. Los comonómeros comúnmente usados son 1-buteno, 1-hexeno y 1-octeno. Dos tipos de sistemas a baja presión se usan principalmente en la producción de PELBD: el proceso en lecho fluidificado en fase gaseosa y los procesos en disolución. El PELBD también se puede producir en plantas de polietileno de baja densidad y alta presión (low density polyethylene, LDPE) usando la tecnología de modificación retroactiva proporcionada (a nivel de Estados Unidos) por Arco y Dow.

El proceso en lecho fluidificado en fase gaseosa inicialmente desarrollado por la Union Carbide para la producción de polietileno de alta densidad ha sido modificado para la producción de PELBD. Se alimentan en forma continua etileno gaseoso, hidrógeno, un catalizador con titanio y un comonómero a un reactor de lecho fluidificado que opera a una presión de

2.1 MPa y 80 – 100 °C. La mayoría de las resinas de PELBD de Union Carbide se producen normalmente con 1-buteno como comonómero. Recientemente se han producido nuevas clases de PELBD usando ð-olefinas de peso molecular más elevado como comonómeros en su proceso en fase gaseosa. El producto polimérico y el gas se descargan intermitentemente del reactor y el gas se separa del polímero. El polímero, en forma pulverizada, es transportado luego por aire para su almacenamiento o hacia las máquinas de compresión. Du Pont de Canadá fue la primera en comercializar las resinas de PELBD, produciéndolas mediante el proceso en disolución. En el proceso patentado de Dow, la polimerización ocurre en un reactor bien agitado a temperaturas de 150 a 300 °C y presiones de 3 a 5 MPa. Se alimentan continuamente etileno frío, disolvente, un catalizador tipo Ziegler y el comonómero en un reactor. La familia Dowlex de resinas de PELBD de Dow consiste en copolímeros de octeno. Las resinas Sclair de Du Pont de Canadá son copolímeros de buteno. Los procesos en lecho fluidificado y en suspensión para el PELBD se encuentran en varias etapas de desarrollo y tienen un uso limitado en Estados Unidos. Estos procesos son similares a los procesos en fase gaseosa y en disolución en los cuales los reactores operan a bajas presiones y el etileno, el comonómero y el catalizador se combinan con algún tipo de agitación. Algunas de las principales aplicaciones del PELBD son: • Como película encojible. • Película estirable. • Bolsas grandes para uso pesado. • Acolchado agrícola.