Polietileno

Polietileno

O polietileno é o polímero obtido por meio da polimerização do monômero gasoso etileno (CH2-CH2)n em reator sob determinadas condições de temperatura e pressão. A estrutura do polietileno é a mais simples dentre os hidrocarbonetos poliméricos. Sua estrutura plana na fase cristalina obedece a conformação zig-zag, sendo constituída pela repetição do monômero -(CH2)n- e finalizada com grupos CH3.Por ser um termoplástico barato e de fácil processamento é muito utilizado na produção de sacos, embalagens e utilidades domesticas como potes e vasilhas.

A produção do polietileno se inicia com o preparo do etano, este é submetido a altas temperaturas na presença de um catalisador. O Eteno perde dois átomos de hidrogênio e por isso se forma a ligação dupla.

A reação descrita acima tem como produto o etileno, um monômero que dará origem ao polietileno por meio de uma reação em cadeia. A ligação dupla do etileno é quebrada com a ajuda de catalisadores e aquecimento e dá origem a dois radicais • C. O elétron desemparelhado do carbono o torna altamente reativo, e começa a reação de polimerização: os radicais ganham elétrons se unindo a outros radicais e assim vão se formando as extensas cadeias poliméricas. Moléculas de polietileno produzidas deste modo podem chegar a ter massa molecular de até 1 milhão de gramas/mol.

Este polímero pode ser produzido por diferentes reações de polimerização, como por exemplo, a polimerização por radicais livres, polimerização aniônica, polimerização por coordenação de íons ou polimerização catiônica. Cada um destes mecanismos de reação produz um tipo diferente de polietileno:

• PEBD- Polietileno de baixa densidade

• PEAD- Polietileno de alta densidade (PEAD ou HDPE)

• PEUAPM-Polietileno de ultra alto peso molecular

• PEUBD- Polietileno de ultra baixa densidade

Principais propriedades:

• Baixo custo

• Elevada resistência química

• Elevada resistência a solventes

• Baixo coeficiente de atrito, macio e flexível

• Fácil processamento

• Excelentes propriedades isolantes

• Baixa permeabilidade à água

• Atóxico

• Inodoro.

Processamento

O polietileno é usado para diferentes tipos de produtos finais, e para cada um deles são utilizados processos diferentes. Entre os mais comuns, estão:

• Extrusão: Película, cabos, fios, tubulações.

• Moldagem por injeção: Partes em terceira dimensão com formas complexas

• Injeção e sopro: Garrafas de tamanhos diferentes

• Extrusão e sopro: Bolsas ou tubos de calibre fino

• Extrusão e sopro de corpos ocos: Garrafas de tamanhos diferentes

• Rotomoldagem : Depósitos e formas ocas de grandes dimensões

O polietileno de alta densidade

O polietileno de alta densidade (PEAD) é um termoplástico derivado do eteno, cuja maior aplicação encontra-se nas embalagens. O PEAD foi introduzido comercialmente na década de 50, e atualmente é o segundo termoplástico mais vendido e usado no mundo. A principal diferença entre o processo de polimerização de etileno sob baixa pressão PEBD e o processo sob alta pressão está no tipo de sistema iniciador usado. Os iniciadores (catalisadores) utilizados para polimerizar sob pressões próximas à atmosférica foram descobertos por Ziegler e Natta, graças aos seus estudos sobre compostos organo-metálicos, particularmente organo-alumínio.

Processo de fabricação

O primeiro sistema catalítico, que forneceu resultados satisfatórios foi uma combinação de trietil-alumínio e tetracloreto de titânio. Há processos que empregam outros catalisadores, tais como: o processo Phillips, que utiliza catalisador à base de óxido de cromo suportado em sílica ou alumina e o processo da Standard Oilof Indiana, que utiliza óxido de níquel suportado em carvão. Sob a ação de catalisadores Ziegler-Natta, a polimerização se efetua sob pressões de etileno na faixa de 10 a 15 atm e temperaturas na faixa de 20 a 80 ºC em meio de hidrocarbonetos parafínicos em presença de um composto alquil-alumínio e um sal de Ni, Co, Zr ou Ti. Esses sistemas catalíticos (iniciadores) são ativos o suficiente para permitir que a reação ocorra, inclusive, à pressão atmosférica e temperaturas inferiores a 100 °C. Nos processos industriais de produção, o peso molecular do polímero é controlado na faixa de 50.000 a 100.000 (Mn) por processo de transferência de cadeia, geralmente com hidrogênio. O primeiropolietileno obtido à baixa pressão foi preparado por Max Fischer em 1934 pela ação de Al e TiCl4 [6,11,12]. No processo Phillips, a polimerização se realiza a baixas pressões, em torno de 50 atm, e temperaturas brandas (inferiores a 100 °C). Nesse processo,é empregado um catalisador suportado em alumina constituído de óxido de cromo, ativado por uma base. Comparado com o polietileno obtido com catalisadoresZiegler-Natta, o produto é menos ramificado e tem por isso maior densidade devido à mais alta cristalinidade. O polietileno linear é altamente cristalino (acima de 90%), pois apresenta um baixo teor de ramificações. Esse polímero contém menos que uma cadeia lateral por 200 átomos de carbono da cadeia principal , sua temperatura de fusão cristalina é aproximadamente 132 °C e sua densidade está entre0,95 e 0,97 g/cm³. O peso molecular numérico médio fica na faixa de 50.000 a 250.000. Pereira et. Al. fizeram um estudo comparativo da estrutura cristalina lamelar dos polietilenos de alta e baixa densidades e os resultados obtidos confirmaram que as cadeias do PEAD são dobradas e os segmentos entre as dobras contêm cerca de 100 átomos de carbono, enquanto que no PEBD, as cadeias sãoestendidas, com segmentos de cerca de 73 átomos de carbono na zona cristalina,