Polietilene

Il polietilene è il polimero termoplastico più comune ottenuto per poliaddizione maggiormente prodotto nel mondo per la sua versatilità e per i suoi molteplici utilizzi.

Il polietilene è costituito da una lunga catena di atomi di carbonio ciascuno dei quali è legato a due atomi di idrogeno. Il monomero da cui si ottiene il polietilene è l’etene H2C=CH2 che è il più semplice degli alcheni ottenuto dall’industria petrolchimica per pirolisi degli idrocarburi o per disidratazione dell’etanolo.

A seconda del metodo di polimerizzazione di ottengono polimeri che hanno diverso peso molecolare e diverso grado di ramificazione con conseguenti proprietà differenti. Pertanto il polietilene viene classificato in:

1)      UHMWPE Polietilene ad altissimo peso molecolare con struttura cristallina e molecole ben impaccate ottenuto per polimerizzazione per coordinazione di metalloceni

2)      HDPE Polietilene ad alta densità scarsamente ramificato ottenuto per polimerizzazione con catalizzatori Ziegler-Natta

3)      LDPE Polietilene a bassa densità più ramificato dell’HDPE e ottenuto per polimerizzazione radicalica

4)      LLDPE Polietilene lineare a bassa densità ottenuto per polimerizzazione di etene e α olefine con catalizzatori Ziegler-Natta

5)      MDPE Polietilene a media densità con un numero inferiore di ramificazioni rispetto al LDPE

6)      PEX Polietilene reticolato ottenuto dall’HDPE in presenza di perossidi

Il polietilene ad altissimo peso molecolare UHMWPE viene utilizzato per realizzare le superfici di scorrimento delle protesi articolari perché presenta ottime proprietà antiattrito, eccezionale resistenza alle forze impulsive, buona resistenza alla fatica meccanica e buona biocompatibiltà. Essendo tuttavia soggetto a usura abrasiva e usura ossidativa che portano alla degradazione del materiale polimerico si preferisce usare il PEX stabilizzato con vitamina E per evitare l’ossidazione.

Il polietilene ad alta densità HDPE viene ottenuto alla pressione tra 10 e 80 atm e alla temperatura tra 80 e 150°C  o con catalizzatori Ziegler Natta o con catalizzatori Phillips.

I catalizzatori Ziegler Natta sono composti organometallici costituiti da alogenuri di titanio e  trialchilallumino che agisce da promotore. Vengono impiegati per la sintesi del polietilene e del polipropilene e per la rivoluzione che hanno creato nel campo delle materie plastiche l’Accademia Reale svedese delle Scienze conferì nel 1963 il Premio Nobel per la Chimica agli scienziati Karl Ziegler e Giulio Natta.

ziegler natta

Il catalizzatore Phillips è di tipo eterogeneo costituito da ossido di cromo supportato da gel di silice

Phillips

Oltre il 50% del polietilene prodotto nel mondo viene ottenuto con il catalizzatore Phillips.

Il polietilene ad alta densità è flessibile, resistente agli agenti atmosferici e alle sostanze chimiche, di facile lavorazione ideale per i processi di stampaggio e di iniezione. Viene usato per ottenere bottiglie in grado di conservare prodotti alimentari e per una variegata molteplicità di utilizzi tra cui mobili da giardino

alta densità

Il polietilene a bassa densità  LDPE viene ottenuto alla pressione di 1000-3000 atm e a temperature relativamente basse 130- 300 °C in quanto la reazione è di tipo esotermico e quindi sfavorita dalle alte temperature:

n C2H4 → -[CH2-CH2]n–   ΔH° = – 92 kJ/mol

Per la polimerizzazione radicalica viene usato un iniziatore come un perossido organico: l’etene viene compresso e messo in un reattore insieme all’iniziatore dove avviene la reazione. Il polietilene allo stato fuso viene allontanato, estruso e ridotto in granuli. Il prodotto presenta un numero di atomi di carbonio tra 4000 e 40000 con piccole catene laterali:

bassa densità

Questo tipo di polietilene ha basso peso specifico, è resistente agli urti, all’umidità e alle sostanze chimiche ma ha una scarsa resistenza al calore e un’elevata espansione termica. Viene usato in fili e cavi isolanti, tubi, bottiglie, utensili, buste per la spesa, giocattoli e in forma di film.

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Author: Chimicamo

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