Procesamiento de polímeros
Esta página examina la polimerización de los alquenos para producir polímeros como el poli(etileno) (normalmente conocido como polietileno, y a veces como polietileno), el poli(propeno) (antiguo nombre: polipropileno), el PVC y el PTFE. También se analiza brevemente cómo la estructura de los polímeros afecta a sus propiedades y usos.
Una reacción de adición es aquella en la que dos o más moléculas se unen para dar un único producto. Durante la polimerización del eteno, miles de moléculas de eteno se unen para dar lugar al poli(eteno), comúnmente llamado politeno.
El poli(etileno) de baja densidad tiene bastantes ramificaciones a lo largo de las cadenas de hidrocarburos, lo que impide que las cadenas se acerquen unas a otras de forma ordenada. Las regiones del poli(etileno) en las que las cadenas se encuentran cerca unas de otras y están regularmente empaquetadas se denominan cristalinas. Cuando las cadenas son un revoltijo aleatorio, se dice que es amorfo. El poli(etileno) de baja densidad tiene una proporción significativa de regiones amorfas.
Una cadena se mantiene unida a sus vecinas en la estructura por fuerzas de dispersión de Van der Waals. Esas atracciones serán mayores si las cadenas están cerca unas de otras. Las regiones amorfas en las que las cadenas están poco empaquetadas reducen la eficacia de las atracciones de Van der Waals y, por tanto, el punto de fusión y la resistencia del polímero. También reducen la densidad del polímero (por lo tanto: “poli(etileno) de baja densidad”).
Proceso de polimerización
Cada año se fabrican más de 80 millones de toneladas de poli(etileno), a menudo conocido como polietileno y politeno, lo que lo convierte en el plástico más importante del mundo. Supone más del 60% del etileno que se fabrica cada año.
La forma LDPE o LLDPE se prefiere para el envasado de películas y para el aislamiento eléctrico. El HDPE se moldea por soplado para fabricar envases de productos químicos domésticos, como los detergentes, y bidones para envases industriales. También se extruye como tubería.
1. Freedonia, 20142. ESTADOS UNIDOS: 17,4 millones de toneladas en 2014. 2015 Guide to the Business of Chemistry, American Chemistry Council3. 14,0 millones de toneladas en 2015, Plastics – the Facts 2016 PlasticsEurope 2016
* Muchas plantas pueden producir ambas formas de poli(etileno) y alterar la cantidad que producen de cada tipo a corto plazo. Ambas utilizan un catalizador Ziegler (o Phillips). Si se utiliza etileno puro, se forma HDPE. El LLDPE se produce cuando se añade una pequeña cantidad de otro alqueno, por ejemplo but-1-eno, al eteno.
En Brasil se está construyendo una nueva planta para la producción de poli(etileno), a partir de eteno, que se obtiene de la caña de azúcar mediante bioetanol. A veces se denomina poli(eteno) de base biológica (polietileno de base biológica).
Polimerización por condensación
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Polimerización
La degradación de los polímeros es la reducción de las propiedades físicas de un polímero, como la resistencia, causada por cambios en su composición química. Los polímeros, y en particular los plásticos, están sujetos a la degradación en todas las etapas del ciclo de vida del producto, incluyendo su procesamiento inicial, su uso, su eliminación en el medio ambiente y su reciclaje[1] El ritmo de esta degradación varía significativamente; la biodegradación puede llevar décadas, mientras que algunos procesos industriales pueden descomponer completamente un polímero en horas.
Se han desarrollado tecnologías para inhibir o promover la degradación. Por ejemplo, los estabilizadores de polímeros garantizan que los artículos de plástico se produzcan con las propiedades deseadas, prolongan su vida útil y facilitan su reciclaje. A la inversa, los aditivos biodegradables aceleran la degradación de los residuos plásticos mejorando su biodegradabilidad. Algunas formas de reciclaje de plásticos pueden implicar la degradación completa de un polímero de vuelta a monómeros u otros productos químicos.
En general, los efectos del calor, la luz, el aire y el agua son los factores más importantes en la degradación de los polímeros de plástico. Los principales cambios químicos son la oxidación y la escisión de la cadena, lo que conduce a una reducción del peso molecular y del grado de polimerización del polímero. Estos cambios afectan a propiedades físicas como la resistencia, la maleabilidad, el índice de fluidez, el aspecto y el color. Los cambios en las propiedades suelen denominarse “envejecimiento”.