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Polietileno

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Pedaço de PEAD

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 comuns. 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 semicristalinas.

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 intermoleculares. 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 (em 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 [MPa] a 25 °C ~130 ~1000 -
Temperatura de Fusão [°C] 105 a 110 130 a 135 121 a 125
estabilidade química boa excelente boa
Esforço de ruptura [MPa] 8,0-10 20,0-30,0 10,0-30,0
Elongação à ruptura [%] 20 12 16
Módulo elástico E [MPa] 200 1000 -
Coeficiente de expansão linear [K−1] 1.7 * 10−4 2 * 10−4 2 * 10−4
Temperatura máxima permissível [°C] 80 100 -

Aplicações

  • PEBD:
    • Sacolas 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;
    • Sacolas 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, contratanques, tanques de água, lagoas artificiais, etc..

Copolímeros de Etileno

Além da polimerização com alfaolefinas, 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 etilenovinil 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 ocorre uma mudança na estrutura cristalina por meio de uma transformação martensítica[necessário esclarecer]. 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 termoencolhíveis 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:

O polietileno é um material translúcido, podendo ser modificado 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: antioxidantes, 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

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