Polietileno

vai estudar ladrão

O polietileno (ou polieteno, de acordo com a denominação oficial da IUPAC) é quimicamente o polímero mais simples. É representado pela cadeia: (CH₂-CH₂)_n. Devido à sua alta produção mundial, é também o mais barato, sendo um dos tipos de plástico mais comum. É quimicamente inerte. Obtém-se pela polimerização do etileno (de fórmula química CH₂=CH₂, e chamado de eteno pela IUPAC), de que deriva seu nome.

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.

É um polímero de cadeia linear não ramificada, embora as ramificações sejam comuns nos produtos comerciais. As cadeias de polietileno se rompem sob a temperatura de arrefecimento Tg em regiões amorfas e semi-cristalinas.

Classificação e propriedades físicas

A abreviatura do polietileno geralmente usada é PE. Os polietilenos podem ser classificados em:

• PEBD (em inglês conhecido como LDPE ou PE-LD): Polietileno de Baixa Densidade;
  • Atóxico
  • Flexível
  • Leve
  • Transparente
  • Inerte (ao conteúdo)
  • Impermeável
  • Pouca estabilidade dimensional, mas com processamento fácil
  • Baixo custo

• PEAD (em inglês conhecido como HDPE ou PE-HD): Polietileno de Alta Densidade; densidade igual ou maior que 0,941 g/cm³. Tem um baixo nível de ramificações, com alta densidade e altas forças inter-moleculares. A produção de um bom PEAD depende da seleção do catalisador. Alguns dos catalisadores modernos incluem os de Ziegler-Natta, cujo desenvolvimento rendeu o Prêmio Nobel

• • Resistente a altas temperaturas;
  • Alta resistência à tensão; compressão; tração;
  • Baixa densidade em comparação com metais e outros materiais;
  • Impermeável;
  • Inerte (ao conteúdo), baixa reatividade;
  • Atóxico
  • Pouca estabilidade dimensional

• PELBD (en inglês conhecido como LLDPE): Polietileno linear de baixa densidade;
• UHWPE: Polietileno de massa molecular ultra-alta;
• PEX: Polietileno com formação de rede.

Características	PEBD	PEAD	PELBD
Grau de cristalinidade [%]	40 a 50	60 a 80	30 a 40
densidade [g/cm³]	0,915 a 0,935	0,94 a 0,97	0.90 a 0.93
Módulo [N/mm²] a 52215 °C	~130	~1000	-
Temperatura de Fusão [°C]	105 a 110	130 a 135	121 a 125
estabilidade química	boa	excelente	boa
Esforço de ruptura [N/mm²]	8,0-10	20,0-30,0	10,0-30,0
Elongação à ruptura [%]	20	12	16
Módulo elástico E [N/mm²]	200	1000	-
Coeficiente de expansão linear [K−1]	1.7 * 10−4	2 * 10−4	2 * 10−4
Temperatura máxima permissível [°C]	80	100	-
Temperatura de fusão [°C]	110	140	-

Aplicações

• PEBD:
  • Bolsas de todo tipo: supermercados, boutiques, panificação, congelados, industriais, etc.;
  • Embalagem automática de alimentos e produtos industriais: leite, água, plásticos, etc.;
  • Stretch film;
  • Garrafas térmicas e outros produtos térmicos;
  • Frascos: cosméticos, medicamentos e alimentos;
  • Mangueiras para água;

• PEAD:
  • Frascos para: detergentes, shampoo, etc;
  • Bolsas para supermercados;
  • Caixotes para peixes, refrigerantes, cervejas;
  • Frascos para pintura, sorvetes, azeites;
  • Tambores;
  • Tubulação para gás, telefonia, água potável, lâminas de drenagem e uso sanitário;
  • Também é usado para recobrir lagoas, canais, fossas de neutralização, contra-tanques, tanques de água, lagoas artificiais, etc..

Copolímeros de Etileno

Além da polimerização com alfa-olefinas, o etileno pode ser polimerizado através de um grande número de monômeros diferentes. Exemplos destes monômeros são o acetato de vinila, que resulta no copolímero de etileno-vinil acetato, ou EVA, cujo uso é comum em sandálias e tênis. Também podem ser obtida uma grande variedade de acrilatos.

História

O polietileno foi sintetizado pela primeira vez pelo químico alemão Hans von Pechmann, que, acidentalmente, o preparou em 1898 enquanto aquecia diazometano. Quando seus colegas Eugen Bamberger e Friedrich Tschirner caracterizaram a substância gasosa e branca criada, descobriram grandes cadeias compostas por -CH₂- e o denominaram "polietileno".

Em 27 de Março de 1933, o polietileno foi sintetizado tal como o conhecemos atualmente, por Reginald Gibson e Eric Fawcett, na Inglaterra, que trabalhavam para os Laboratórios ICI. Isto foi possível aplicando-se uma pressão de cerca de 1400 bar e uma temperatura de 170 °C, onde foi obtido o material de alta viscosidade e cor esbranquiçada que se conhece atualmente.

A pressão requerida para conseguir produzir a polimerização do etileno era muito alta, e por isso a investigação sobre catalisadores realizada pelo alemão Karl Ziegler e pelo italiano Giulio Natta, que originou os catalisadores Ziegler-Natta, rendeu-lhes o prêmio Nobel em 1963 por sua contribuição científica à química. Com estes catalisadores, é possível a polimerização sob pressão normal.

Aplicações modernas

O polietileno pode formar uma rede tridimensional quando é submetido a uma reação covalente de vulcanização (cross-linking). O resultado é um polímero com efeito de memória. Tal efeito consiste na estabilidade ou permanência do material em uma certa temperatura, podendo sua forma ser modificada simplesmente ao aquecer o polímero a essa temperatura. O efeito térmico de memória nos polímeros é diferente do efeito térmico de memória nos metais, encontrado em 1951 por Chang e Read, no qual uma mudança na formação cristalina por meio de um rearranjo martinístico. No caso dos polímeros este efeito se baseia em forças de entropia e pontos vulcanizados de estabilidade física ou química.

No caso do polietileno com efeito térmico de memória, os usos mais comuns são películas termo-encolhíveis e isolantes.

Outros polímeros que apresentam o efeito térmico de memória são: Poli(norborneno), poliuretanos, poliestireno modificado e quase qualquer polímero ou copolímero que seja cristalino ou amorfo que possa formar uma rede tridimensional.

Polímeros com problemas para o efeito térmico de memória: Polipropileno.

Outras novas aplicações de PE incluem o composto de serragem e PE em percentuais que vão desde 10% a 70% de madeira. O resultado é um composto estável e de maior densidade que o PE. Um equipamento especial para seu processamento é recomendado, assim como aditivos de acoplamento e auxílios de processo. Em peças grandes, também se usam os espumantes para reduzir a densidade da peça.

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 tem uma cor leitosa translúcida, podendo ser modificada com três procedimentos comuns:

• Acrescentar pigmento em pó ao PE antes de seu processamento
• Colorir todo o PE antes de seu processamento
• Usar um concentrado de cor (masterbatch), que representa a forma mais econômica e fácil de colorir um polímero.

São importantes os aditivos para o uso final. Dependendo da função final, são recomendáveis, por exemplo: antioxidades, antichama, antiestáticos, antibactérias.

Polietileno verde ou renovável

Obtido da cana-de-açúcar, ou seja da biomassa vegetal matéria-prima renovável. O Brasil é o primeiro país a desenvolver o produto.[1]

Ver também

• Poliolefina