Polietileno de alta densidad

Historia

El polietileno fue descubierto por químicos británicos en 1933. Las primeras aplicaciones del polietileno se basaron en sus excelentes propiedades eléctricas, y hasta el año 1945 su uso como aislante en los cables submarinos y otras formas de recubrimiento de conductores absorbió la mayor parte del material fabricado. Hasta el año 1949 se pensaba, en los medios de la especialidad, que el etileno solamente se podía polimerizar a alta presión. Entonces encontró el profesor Karl Ziegler, en los años 1949-1955, un camino completamente nuevo para la obtención del polietileno a la presión normal. Cuando se inyecta etileno en una suspensión de etilato de aluminio y éster titánico en un aceite, se polimeriza el etileno con desprendimiento de calor y forma un producto macromolecular. De esta manera se pueden unir en una macromolécula más de 100.000 monómeros (frente a los 2.000 monómeros en el método de la alta presión). El polietileno de alta densidad fue en principio desarrollado para empaquetar como film antes de utilizarse como botella de leche en 1964. Debido a las ventajas que tiene por sus propiedades tanto en precio como en resistencia química y mecánica frente a otros productos, su uso ha crecido enormemente en muchas aplicaciones.

Propiedades

Estructura Química: El análisis del polietileno (C, 85.7%; H, 14.3%) corresponde a la fórmula empírica (CH2)n resultante de la polimerización por adición del etileno.

Cristalinidad: Es cristalino en más de un 90%

Temperatura de transición vítrea: Tiene 2 valores, a -30ºC y a -80 ºC

Punto de fusión: 135ºC Esto le hace resistente al agua en ebullición

Rango de temperaturas de trabajo: Desde -100ºC hasta +120ºC

Propiedades ópticas: Debido a su alta densidad es opaco.

Densidad: Inferior a la del agua; valores entre 945 y 960 kg por m3

Viscosidad: Elevada. Índice de fluidez menor de 1g/10min, a 190ºC y 16kg de tensión

Flexibilidad: Comparativamente, es más flexible que el polipropileno.

Resistencia Química: Excelente frente a ácidos, bases y alcoholes. 

Estabilidad Térmica: En ausencia completa de oxígeno, el polietileno es estable hasta 290ºC. Entre 290 y 350 ºC, se descompone y da polímeros de peso molecular más bajo, que son normalmente termoplásticos o ceras, pero se produce poco etileno. A temperaturas superiores a 350 ºC, se producen productos gaseosos en cantidad creciente, siendo el producto principal el butileno.

Oxidación del polietileno: En presencia de oxígeno, el polietileno es mucho menos estable. Se produce oxidación y degradación de las moléculas del polímero a 50 ºC, y en presencia de la luz se produce una degradación incluso a las temperaturas ordinarias. La oxidación térmica del polietileno es importante en el estado fundido, porque influye sobre el comportamiento en los procesos de tratamiento, y en el estado sólido porque fija límites a ciertos usos.

Efectos de la oxidación: Los principales son variaciones en el peso molecular que se manifiestan primero por cambios en la viscosidad y, cuando son más intensos, por deterioro en la resistencia mecánica, variación en las propiedades eléctricas, cambio de color. Una oxidación intensa, especialmente a temperaturas elevadas, conduce a la degradación de la cadena y a la pérdida de productos volátiles y el producto se hace quebradizo y parecido a la cera. El proceso de la oxidación es autocatalítico; aumenta la rapidez de la oxidación a medida que aumenta la cantidad de oxígeno absorbido.

Protección frente a la oxidación térmica: La oxidación térmica del polietileno puede reducirse o suprimirse durante algún tiempo incorporándole antioxidantes; en general, estos son los mismos tipos que se usan para el caucho, y muchos son fenoles o aminas. Al elegir el antioxidante, se prestará atención a puntos como la ausencia de color y olor y a la baja volatilidad para evitar pérdidas durante el tratamiento a temperaturas altas.

Oxidación catalizada por la luz solar: Se tiene también aquí una reacción autocatalítica, como en el caso de la oxidación térmica. La foto-oxidación produce coloración, deterioro en las propiedades físicas y pérdida de resistencia mecánica, que conduce al agrietamiento y ruptura de las muestras sometidas a tensión. Es un problema más grave que la oxidación térmica, ya que la protección no se consigue con tanta facilidad. Los antioxidantes normales son de poca utilidad y la protección más satisfactoria se obtiene incorporando aproximadamente 2% de negro de humo, bien dispersado en el polímero. Conviene insistir en que el polietileno no protegido no sirve para usos en los cuales estará expuesto a la luz solar.

Propiedades Eléctricas: Como podía esperarse de su composición química, el polietileno tiene una conductividad eléctrica pequeña, baja permitividad, un factor de potencia bajo (9,15) y una resistencia dieléctrica elevada.

Existen en el mercado grados especiales con distribución de pesos moleculares más estrecha, que responden fuertemente al estirado y orientación y con los que se alcanzan altas tenacidades.

Aplicaciones

El HDPE tiene muchas aplicaciones en la industria actual. 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, pilas dinámicas).

• Empaques para partes automotrices.

• Charolas (trays) termoformados con la forma geométrica de la parte a contener.

• Tarimas.

• ush (Pallets).

Contaminación

A pesar de su indiscutible utilidad en la vida cotidiana, una vez que los plásticos se han utilizado, se convierten en residuos que forman parte de los residuos sólidos urbanos (RSU) generados en grandes cantidades. Los RSU originan problemas de contaminación del agua, aire y suelo, que impactan directamente al ambiente y a la salud. 

A nivel mundial, se calcula que 25 millones de toneladas de plásticos se acumulan en el ambiente cada año y pueden permanecer inalterables por un período de tiempo entre 100 y 500 años. Esto se debe a que su degradación es muy lenta y consiste principalmente en su fragmentación en partículas más pequeñas, mismas que se distribuyen en los mares (se han encontrado entre 3 a 30 kg/km2), ríos, sedimentos y suelos, entre otros. Es común observar paisajes en caminos, áreas naturales protegidas, carreteras, lagos, entre otros, con plásticos tirados como parte del mismo.

Debido a que se tiene la necesidad de seguir utilizando plásticos, pero por otro lado se producen impactos al ambiente, el reciclaje es una alternativa para contribuir con la solución de este problema. El reciclaje se define como la transformación de los residuos a través de distintos procesos que permiten restituir su valor económico, evitando así su disposición final, siempre y cuando esta restitución favorezca un ahorro de energía y materias primas sin perjuicio para la salud, los ecosistemas o sus elementos. Los plásticos, por su composición y su origen derivado del petróleo y por tanto de una materia prima agotable, son un residuo de alto valor, relativamente fácil de recuperar y abundante.

Fuentes:

httpwww.construmatica.comconstrupediaPolietileno_de_Alta_Densidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Polietileno_de_alta_densidad

http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.mx/2011/06/polietileno-de-alta-densidad.html