POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (PEBD)

 

1. Definición

El polietileno de baja densidad o PEBD (LDPE en inglés) es un polímero de cadena ramificada, por lo que su densidad es más baja.

Polietileno de baja densidad

Polietileno de baja densidad

Los objetos fabricados con LDPE se identifican, en el sistema de identificación americano SPI (Society of the Plastics Industry), con el siguiente símbolo en la parte inferior o posterior:

 

Símbolo del polietileno de baja densidad

 

2. Propiedades

El polietileno de baja densidad es un termoplástico comercial, semicristalino (un 50% típicamente), transparente y más bien blanquecino, flexible, liviano, impermeable, inerte (al contenido), no tóxico, tenaz (incluso a temperaturas bajas), con poca estabilidad dimensional, pero fácil procesamiento y de bajo coste.

Además posee excelentes propiedades eléctricas (buen aislante eléctrico) pero una resistencia a las temperaturas débil. Su resistencia química también es muy buena pero es propenso al agrietamiento bajo carga ambiental. Su resistencia a los rayos UV es mediocre y tiene propiedades de protección débiles, salvo con el agua. Buena dureza y resistente al impacto en bajas temperaturas.

Aunque vamos a poder resumir todas las principales propiedades en una serie de tablas que se muestran a continuación.

 

PROPIEDADES ELÉCTRICAS
Constante dieléctrica a 1MHz 2,2-2,35
Factor de disipación a 1MHz 1-10 X 10-4
Resistencia dieléctrica (KV mm-1) 27
Resistencia superficial (ohm/sq) 1013
Resistencia de volumen (ohm cm) 1015-1018

 

PROPIEDADES FÍSICAS
Absorción de agua en 24h (%) < 0,015
Densidad (g/cm3) 0,915-0,935
Índice refractivo 1,51
Resistencia a la radiación Aceptable
Resistencia al ultra-violeta Mala
Coeficiente de expansión lineal (K-1) 1,7 x 10-4
Grado de cristalinidad (%) 40-50

 

PROPIEDADES MECÁNICAS
Módulo elástico E (N/mm2) 200
Coeficiente de fricción -
Módulo de tracción (GPa) 0,1-0,3
Relación de Poisson -
Resistencia a tracción (MPa) 5-25
Esfuerzo de rotura (N/mm2) 8-10
Elongación a ruptura (%) 20

 

PROPIEDADES TÉRMICAS
Calor específico (J K-1 Kg-1) 1900-2300
Coeficiente de expansión (x 106 K-1) 100-200
Conductividad térmica a 23 ºC (W/mK) 0,33
Temperatura máxima de utilización (ºC) 50-90
Temperatura de reblandecimiento (ºC) 110
Temperatura de cristalización (ºC) 105-110
Temperatura mínima de utilización (ºC) -60

 

RESISTENCIA QUÍMICA
Ácidos-concentrados Buena-Aceptable
Ácidos-diluidos Buena
Alcalís Buena
Alcoholes Buena
Cetonas Buena-Aceptable
Grasas y Aceites Buena-Aceptable
Halógenos Aceptable-Buena
Hidro-carbonios halógenos Aceptable-Buena
Hidrocarburos aromáticos Aceptable-Buena

 

3. Obtención

El polietileno de baja densidad se produce por medio de una polimerización vinílica por radicales libres, que es un proceso de polimerización a altas presiones (desde 103 a 345 MPa) y a altas temperaturas (desde 150 a 300 ºC).

El proceso de polimerización conlleva tres pasos básicos: iniciación, propagación y terminación.

1. La iniciación: requiere de un iniciador, usualmente un peróxido, que se descompone técnicamente en radicales libres (ecuación 1), los cuales reaccionan con el etileno (ecuación 2)

iniciador (R)2 -> 2R'  (ecuación 1)

R1 + CH2CH2 -> RCH2CH2'  (ecuación 2)

2. La propagación: ocurre a medida que prosigue la reacción (ecuación 3)

RCH2CH2' + CH2CH2 -> RCH2CH2CH2CH2'  (ecuación 3)

3. La terminación de una cadena en crecimiento: ocurre cuando se combinan dos grupos de radicales libres (ecuación 4) o cuando un radical hidrógeno se transfiere de una cadena a otra (ecuación 5).

RCH2CH2' + 'CH2CH2R -> RCH2CH2-CH2CH2R  (ecuación 4)

RCH2CH2' + 'CH2CH2R -> RCH2CH3 + RCHCH2  (ecuación 5)

 

En cuanto a los métodos comerciales de producción del LDPE, se utilizan dos: en autoclave y en tubo.

- El proceso en autoclave emplea un reactor autoclave con agitación y flujo continuo con una relación L/D que va de 2:1 a 20:1. El reactor puede estar dividido por bastidores a fin de formar una serie de zonas de reacción bien agitadas. El proceso en autoclave puede producir resinas de LDPE con un amplio intervalo de distribuciones de pesos moleculares.

- En el proceso tubular, el reactor consiste en un tubo largo con relaciones L/D mayores que 12000:1. Debido a que no hay agitación mecánica, la operación continua puede producir un flujo tapón. Aquí, la distribución de pesos moleculares generalmente está entre los extremos conseguibles mediante el autoclave.

En ambos procesos, los separadores descendentes del reactor operan a presiones más bajas, separando el etileno que no reaccionó del polímero. Sólo de un 10 a un 30% del etileno es convertido en polietileno por paso a través del reactor. Del separador, se extruye el polietileno fundido a través de una nodulizadora sumergida en agua para formar gránulos o "pellets". Éstos son secados y almacenados en silos hasta que son cargados en vagones de ferrocarril, cajas o bolsas.

 

Pellets de polietileno

 

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