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Polietilene

  |   Chimica, Chimica Organica

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.

Classificazione

Pertanto il polietilene viene classificato in polietilene:

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

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

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

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

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

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

Il polietilene ad altissimo peso molecolare UHMWPE è 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.

Polietilene ad alta densità

Il polietilene ad alta densità HDPE è 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. Sono 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 è 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.

È usato per ottenere bottiglie in grado di conservare prodotti alimentari e per una variegata molteplicità di utilizzi tra cui mobili da giardino

alta densità

 

Polietilene a bassa densità

Il polietilene a bassa densità  LDPE è ottenuto alla pressione di 1000-3000 atm e a temperature relativamente basse 130- 300 °C. Infatti  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 è usato un iniziatore come un perossido organico. L’etene è compresso e messo in un reattore insieme all’iniziatore dove avviene la reazione. Il polietilene allo stato fuso è quindi 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. Tuttavia esso  ha una scarsa resistenza al calore e un’elevata espansione termica.

È usato inoltre in fili e cavi isolanti, tubi, bottiglie, utensili, buste per la spesa, giocattoli e in forma di film.