Polietileno | ||
Identificación | ||
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Nombre IUPAC | poli (metileno) | |
Sinónimos |
polietileno, |
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N o CAS | ||
N o ECHA | 100,121,698 | |
N o E | E914 (cera de PE oxidada) | |
Sonrisas |
* CC * , |
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Apariencia | blanco sólido de forma variable | |
Propiedades químicas | ||
Fórmula bruta | (C 2 H 4 ) n | |
Propiedades físicas | ||
T ° transición vítrea | ~ −110 ° C ( transición γ ) |
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T ° fusión | 85 hasta 140 ° C | |
Parámetro de solubilidad δ | 16,2 MPa 1/2 | |
Densidad | 0,91 - 0,96 g · cm -3 | |
Temperatura de autoignición | 330 hasta 410 ° C | |
punto de inflamabilidad | 341 ° C | |
Propiedades electronicas | ||
Constante dieléctrica | 2,3 ( 1 kHz , 23 ° C ) | |
Precauciones | ||
Clasificación IARC | ||
Grupo 3: No clasificable en cuanto a su carcinogenicidad para los seres humanos. | ||
Unidades de SI y STP a menos que se indique lo contrario. | ||
El polietileno (abreviatura genérica PE ) o polietileno , se refiere a polímeros de etileno . Simple y económico de fabricar, el PE es el material plástico más común, representando con 100 millones de toneladas, alrededor de un tercio de todos los plásticos producidos en 2018 y la mitad de los envases .
El PE perteneciente a la familia de las poliolefinas es un material polimérico de síntesis de petroquímicos con el polipropileno (PP) , el PVC y el poliestireno (PS) . Su temperatura de transición vítrea es muy baja (cerca de -110 ° C ) y su punto de fusión puede de acuerdo con los grados alcanzan 140 ° C , pero sus flexiona resistencia mecánica de sustancialmente 75 a 90 ° C . A diferencia del polipropileno , la temperatura de funcionamiento no puede superar el punto de ebullición del agua. Su naturaleza parafínica explica su gran inercia química . Existen diferentes tipos de polietilenos que incluyen homopolímeros de baja densidad ( LDPE ) y de alta densidad ( HDPE ) y copolímeros ( LLDPE , plastómeros , por ejemplo).
Su combustión emite diversos gases (más de 200, potencialmente, algunos de los cuales son tóxicos: furanos , acetaldehído , hidrocarburos insaturados o aromáticos ( benceno ), ácido acético o propanoico, pero también monóxido de nitrógeno , monóxido de carbono y CO2 , considerados contaminantes del aire. .
Su nombre proviene del hecho de que se obtiene por polimerización de monómeros de etileno (CH 2 = CH 2 ) en una estructura compleja de fórmula genérica - (CH 2 -CH 2 ) n - .
El polietileno es la única poliolefina que se puede preparar por vía de radicales .
El polietileno proviene principalmente de petroquímicos . En junio de 2007 , la empresa brasileña Braskem anunció la certificación de un polietileno verde , polimerizado a partir de etileno obtenido del propio etanol obtenido por fermentación de la caña de azúcar .
Los polietilenos pueden ser
apellido | Acrónimo en francés | Acrónimo en inglés | Abreviatura según EN ISO 1043-1 | Síntesis | Conexiones | Densidad (g / cm 3 ) |
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Polietileno de muy baja densidad | PE-TBD | VLDPE, polietileno de muy baja densidad | PE-VLD | Catálisis de Ziegler-Natta de baja presión ( < 10 bar ) y catálisis de metaloceno (mPE-TBD) | ||
Polietileno lineal de baja densidad | PE-BDL | LLDPE, polietileno lineal de baja densidad | PE-LLD | Copolimerización con olefinas por catálisis Ziegler-Natta a baja presión ( < 10 bar ) | Corto | |
Polietileno de baja densidad | PE-BD | LDPE, polietileno de baja densidad | PE-LD | Polimerización radical a muy alta presión. | Largos y cortos distribuidos irregularmente | 0,910 - 0,925 |
Polietileno de densidad media | PE-MD | MDPE, polietileno de densidad media | PE-MD | Catalizador Phillips | 0,926 - 0,940 | |
Polietileno de alta densidad | PE-HD | HDPE, polietileno de alta densidad | PE-HD | Catálisis de Ziegler-Natta y catálisis de metaloceno (mPE-HD) |
El polietileno de baja densidad fue inventado en 1933 por los ingenieros ingleses EW Fawcett y RO Gibson. El polietileno de alta densidad fue sintetizado en 1953 por el químico alemán Karl Ziegler y su equipo. El polietileno lineal de baja densidad se inventó para reemplazar al PE-BD en 1979.
El polietileno es un polímero termoplástico , translúcido, químicamente inerte (es más resistente a oxidantes fuertes que el polipropileno), fácil de manipular y resistente al frío.
Las tres familias principales de PE son HDPE (PE de alta densidad), LDPE (PE de baja densidad) y LLDPE (PE lineal de baja densidad).
El LDPE es más ramificado que el HDPE, lo que significa que las cadenas encajan peor. Por tanto, las fuerzas intermoleculares del tipo de van der Waals son más débiles. Esto da como resultado una menor tasa de cristalinidad , menor densidad, mayor maleabilidad y resistencia al impacto . Por el contrario, el HDPE es más rígido .
El polietileno es un polímero sintético muy utilizado. En particular, constituye la mitad de los envases de plástico (películas para uso alimentario, agrícola, etc. ).
El uso más visible del polietileno son las bolsas de plástico :
Las principales aplicaciones del HDPE son productos rígidos: frascos ( detergentes , cosméticos , etc. ), botellas , latas tipo Tupperware , bidones, tanques de combustible para automóviles, etc.
Las principales aplicaciones del LDPE son productos flexibles: bolsas, films, bolsitas, bolsas de basura , cinta adhesiva , envases flexibles ( ketchup , cremas hidratantes , etc. ), etc.
El polietileno reticulado (PEX) muestra un mejor mantenimiento del calor que el PE. Para la fabricación de cubiertas de cables eléctricos , la reticulación se realiza generalmente después de la extrusión .
El polietileno de muy alto peso molecular , como Dyneema, se utiliza por su alto rendimiento (una resistencia / peso un 40% superior al de la aramida ( Kevlar )). Se encuentra en equipos deportivos (esquí, snowboard , surf, cometas, etc. ), equipos de protección, especialmente balísticos ( chalecos antibalas ) o motocicletas (ropa de alta resistencia a la abrasión), implantes quirúrgicos, placas para reposición de hielo en pistas , etc. Su costo es mucho mayor que el de otros polietilenos.
El polietileno también es un aditivo alimentario (cera de polietileno oxidado E914 ).
Nota: El poli (tereftalato de etileno) al que a menudo se hace referencia por sus siglas, PET, no es polietileno sino un poliéster saturado que se utiliza en la fabricación de fibras textiles , botellas de bebidas , envases , etc.
En 2014, Francia era un claro importador de polietileno, según la aduana francesa. El precio medio de importación por tonelada fue de 1.100 euros.
El polietileno se sintetiza a partir del etileno, que a su vez se produce principalmente a partir del petróleo o el gas natural , aunque puede obtenerse a partir de recursos renovables . Este plástico representa un importante problema de gestión de residuos no solo por su abundancia sino también porque se considera muy estable y casi no biodegradable , por lo que tiende a acumularse en el medio ambiente.
Sin embargo, en el laboratorio es posible biodegradar parcialmente el PE a través de bacterias , Enterobacter asburiae YT1 y Bacillus sp. YP1, presente en el intestino de la larva de una polilla alimenticia ( Plodia interpunctella ): al incubar películas delgadas de PE durante 28 días, se forman biopelículas compuestas por estas bacterias viables. Han reducido el carácter hidrófobo de las películas plásticas haciéndolas porosas. Se observaron rastros de pozos y cavidades (de 0,3 a 0,4 μm de profundidad) mediante microscopía electrónica de barrido y microscopía de fuerza atómica en la superficie de estas películas de polietileno, y se verificó la formación de grupos carbonilo . Los cultivos en suspensión de las dos cepas bacterianas YT1 e YP1 (108 células / ml) degradaron aproximadamente 6,1 ± 0,3% y 10,7 ± 0,2% de las películas de PE ( 100 mg ), respectivamente, durante un período de incubación de 60 días. Los pesos moleculares de las películas de PE residuales fueron menores y también se detectaron 12 subproductos de degradación (solubles en agua). Los autores consideran que sus resultados son prometedores para la biodegradación del PE en el medio ambiente.
A mediados -1970s , se hicieron intentos para evaluar la toxicidad de los productos de las tres formas principales de la degradación térmica ( pirólisis , termo-oxidación y combustión con llama ) de polietileno, usando cromatografía de gases y gas espectrometría. Masa con por ejemplo la obra de Michal, Mitera y Tardon ( 1976 ). Los químicos encuentran entonces, en particular, aldehídos como resultado de la termooxidación.
En 1981 , Hoff & Jacobsson se interesaron por los productos liberados por la termooxidación del polietileno de baja densidad (LDPE) a una temperatura relativamente baja (264 a 289 ° C) en condiciones, por tanto, de baja volatilización (+/- 4% ). En este caso, se encontraron 44 productos de descomposición térmica de LDPE; "Hidrocarburos, alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos, éteres cíclicos, éteres cíclicos, ésteres cíclicos y ácidos hidroxicarboxílicos" . También se cuantificaron dieciséis compuestos oxigenados (principalmente ácidos grasos y aldehídos). A esta temperatura, el polietele libera principalmente ácido fórmico .
Las técnicas mejoradas de muestreo de gases in situ (en el horno o en su salida) han permitido comprender mejor dónde y cuándo aparecen o desaparecen ciertos subproductos de la combustión (minimizando las reacciones secundarias de estos gases con el aire). sistema de muestreo). En 1982 , los investigadores caracterizaron en particular los productos de degradación pirolítica y los productos de oxidación. Los primeros son una amplia gama de hidrocarburos saturados e insaturados, cadenas de carbono que van desde C2 a C23, cuya relación de producto varía poco según las condiciones. Entre los productos más secundarios, es decir la degradación por oxidación, encontramos en particular acetona , acetaldehído , ácido acético y una pequeña cantidad de acroleína (en cantidades y proporciones muy variables según las condiciones de combustión).
Poco después (en 1984 ) en Estados Unidos , en el laboratorio pero en un aparato que simulaba las condiciones de un horno incinerador, Hawley-Feder y sus colegas estudiaron la combustión de polietileno a alta temperatura, recuperando inmediatamente los vapores y humos (en trampas frías, con nitrógeno líquido ) y sobre lana de vidrio para análisis por cromatografía de gases, y esto a cuatro temperaturas (800, 850, 900 y 959 ° C).
En 1994 , se confirmó durante experimentos sobre la combustión de polietileno que la cantidad de oxígeno presente en la cámara de combustión influye fuertemente en el tipo de gas que se formará en la cámara de combustión (hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) en particular) y en el destrucción de los no quemados.
Entonces la composición química de los vapores y humos de combustión de varios tipos de polietileno (PE) podría refinarse gracias al avance de los equipos analíticos, por ejemplo con el GC-FID y GC-MSD utilizados por Piao & al (1999) en un horno de laboratorio con flujo de aire regulable, a temperaturas que oscilan entre 600 y 900 ° C; a baja temperatura se forman principalmente hidrocarburos, mientras que los compuestos de hidrocarburos aromáticos policíclicos aparecen a temperaturas más altas. El material utilizado permitió identificar más compuestos que en estudios anteriores).
Otros autores, entre ellos Font & al, publicaron en 2004 datos sobre los compuestos volátiles y semivolátiles formados durante la combustión del polietileno (así como sobre su evolución en el horno), en diferentes condiciones (4 ciclos de combustión entre 500 y 850 ° C con 2 relaciones diferentes de masa de muestra / aire y dos ciclos pirolíticos a las mismas temperaturas). Aquí, alrededor de 500-600 ° C la combustión de polietileno emite α,,-olefinas, α-olefinas y n-parafinas cuando falta oxígeno (descomposición pirolítica) mientras que en presencia de compuestos oxigenados aparecen compuestos oxigenados (aldehídos en particular); También se ha demostrado una alta producción de óxidos de carbono e hidrocarburos ligeros. Este trabajo confirmó la aparición de HAP ( hidrocarburos aromáticos policíclicos ) nocivos a temperaturas más elevadas (debido a la evolución de bocanadas pirolíticas en el interior de la cámara de combustión, si los compuestos semivolátiles desarrollados no se mezclan perfectamente con el oxígeno). En total, se han identificado más de 200 contaminantes químicos en la cámara de combustión de polietileno. Una vez expuesto a la luz, el aire y la humedad atmosférica, este cóctel de contaminantes aún puede evolucionar considerablemente.
En las incineradoras de desechos domésticos, el polietileno a menudo se entinta, se ensucia y se mezcla con otros plásticos u otros desechos ( posiblemente en forma de CSR ); también puede contener retardadores de llama bromados; por ejemplo, el fósforo rojo (en pequeñas cantidades) ha sido un retardante de llama común del polietileno u otros aditivos); en todos estos casos puede producir otros gases y micropartículas o nanopartículas no quemadas que las previstas por la teoría o las pruebas de laboratorio.
Un tipo de CSR producido a partir de los restos de envases de papel y polietileno puede servir como combustible en calderas industriales adecuadas (los ladrillos hechos de esta mezcla se queman hasta 700-900 ° C), pero la introducción de más del 30% (en masa) de El polietileno, según un estudio de 2004, “provoca emisiones muy elevadas de HAP . Además, para las fracciones másicas de PE superiores al 30%, se forman principalmente HAP pesados, más tóxicos que los HAP ligeros ”).
Por todas estas razones, el polietileno nunca debe quemarse en el jardín, al aire libre o en una chimenea o un inserto doméstico, sino solo en calderas o instalaciones especiales, equipadas con filtros adecuados.
En 2010, Zhuo y sus colegas produjeron con éxito nanotubos de carbono mediante pirólisis secuencial y combustión de polietileno.