Polietileno

Los primeros rastros documentados de síntesis de polietileno datan de 1898 por el químico alemán Hans Von Pechmann a partir de daizometano, sin poder reproducir las condiciones originales de síntesis. En marzo de 1933, dos químicos Eric Fawcett y Reginald Gibson en los laboratorios ingleses de ICI, Imperial Chemical Industries, realizaron un experimento nocturno con gas etileno a muy alta presión, descubriendo una capa cerosa en el fondo del autoclave. En 1936 Michael Willcox Perrin patenta la síntesis del polietileno y en 1939 se inicia la primera producción industrial de lo que podemos identificar fácilmente en las siglas LDPE (Polietileno de Baja Densidad). Las primeras pruebas demostraron sus excepcionales propiedades como aislante e inmediatamente se utilizó como sustituto de la gutapercha para el aislamiento de cables eléctricos en submarinos. Durante la Segunda Guerra Mundial, el polietileno se convirtió en un material "ultrasecreto" al descubrirse sus eficientes propiedades de blindaje en altas frecuencias que, combinadas con su ligereza, lo convertían en el producto imprescindible para el uso de radares en aeronaves que necesitaban precisamente estas dos características.

En 1951 dos químicos John P. Hogan y Robert L. Banks de la Phillips Petroleum Company con el uso de catalizadores específicos lograron producir un polietileno mucho más resistente que el HDPE (Polietileno de Alta Densidad). La catálisis tipo Phillips no fue homogénea con grandes cantidades de producción de polietileno con características inconsistentes y fuera de especificación. En 1954, el químico alemán Karl Ziegler, director del Instituto Max Planck en Mülheim, Alemania, sintetizó un dímero de etileno durante uno de sus experimentos con etileno, debido a una incorrecta limpieza del reactor que quedó sucio con sales de níquel; este incidente lo llevó a un análisis sistemático de todas las sales metálicas, encontrando así la combinación que hizo posible producir un polietileno con una estructura lineal regular con un alto peso molecular y características constantes de producción en producción. En 1980, con los avances en la tecnología de catalizadores, se desarrolló un polietileno lineal de baja densidad (LLDPE Low Linear Density Polyethylene), intermedio entre el HDPE y el LDPE.

El polietileno que es LDPE, LLDPE o HDPE se presenta en forma semicristalina con un porcentaje que puede variar del 40 al 80% dependiendo del grado de polietileno.

El monómero básico, que es la unidad que se repite a lo largo de toda la cadena, es el mismo para todos los tipos de polietileno. Lo que distingue a LDPE, LLDPE y HDPE desde el punto de vista de la estructura, es la cantidad y tipo de ramas, como se puede ver en la representación esquemática a continuación.

Como sugiere el nombre, la densidad es el maestro para la distinción entre las categorías macro. Esta propiedad intensiva en los polímeros semicristalinos está en función de la cristalinidad, es decir, la fracción de polímero capaz de ordenarse a sí misma de forma regular, ocupando el menor volumen posible. Por el contrario, la parte amorfa se debe a la introducción en la cadena principal de ramificaciones, como se muestra en la imagen superior, que impiden la correcta organización del polímero en cristales y, en consecuencia, implican una disminución de la densidad. La estructura cristalina controla muchas propiedades del polímero, como las propiedades ópticas, los puntos de fusión y reblandecimiento, el módulo de elasticidad, el límite elástico, etc. Las diferencias más llamativas entre LDPE, LLDPE y HDPE son las relacionadas con las propiedades mecánicas. Parece que el HDPE es cada vez más resistente a la tracción y la flexión, es más duro y más opaco que el LLDPE que, a su vez, tiene más rendimiento que el LDPE. Las temperaturas de fusión más altas del HDPE lo hacen más adecuado para aplicaciones cerca de fuentes de calor. Incluso las propiedades de barrera contra el gas y el vapor siguen la misma tendencia que las propiedades mecánicas: lo mejor sigue siendo el HDPE seguido del LLDPE y finalmente el LDPE.

Los dos polímeros pueden tener la misma densidad y punto de fusión pero el LLDPE muestra mejores características mecánicas, esto se debe a la presencia, en el LLDPE, de pequeñas ramificaciones (máximo de 6 unidades) de la macromolécula principal que, siendo lineales, justifican la equivalencia del valor de densidad con propiedades mecánicas superiores. En cuanto a la resistencia a los agentes atmosféricos, las tres familias consideradas son dañadas por los rayos ultravioleta con deterioro de las características físicas. La resistencia al ataque químico de LLDPE y HDPE es mejor que la de LDPE. El LDPE por su parte es el más económico de todos los polietilenos.