Polietileno 5.3.5.1 Introdução

Existem três grandes classes de polietileno. Estes são: polietileno de baixa densidade (LDPE), polietileno de alta densidade (HDPE) e polietileno de baixa densidade linear (LLDPE). Pelotas destes plásticos são extrusados e soprados para produzir o película. Este película é usado para empacotamento e fazer pastas plásticas.

Etileno é derivado de ou modificação do gás natural (uma mistura de metano, etano e propano) ou de cracking catalítico de óleo não refinado. Numa forma altamente purificada, ele é canalizado

directamente da refinaria para uma separação na planta de polimerização. Aqui, sobre as condições correctas de temperatura, pressão e catálise, as duplas ligações dos monómeros de etileno abrem-se e muitos monómeros ligam para formar o polietileno. No polietileno comercial, o número de unidades de repetição de monómeros varia de 1000 para 10000. O peso molecular vária de 28000 para 280000.

5.3.5.2. Processo de Fabrico de Polietileno

Hoje, o processo de fabrico de polietileno são usualmente caracterizado em operações de “alta pressão” e “baixo pressão”. O primeiro é geralmente reconhecido como produzindo o convencional polietileno de baixo densidade (DPE) enquanto o ultimo faz os polietilenos de alta densidade (HDPE) e baixa densidade linear (LLDPE). A diferença entre estes dois processos e tipos de polietileno são resumidos a baixo.

Alta pressão

O polietileno foi primeiro produzido pelo processo de alta pressão pelo ICI, britânico, nos anos 1930. Eles descobriram que o gás etileno podia ser convertidos em um sólido branco por aquece-lo á pressão muito alta na presença de quantidade minutas de oxigénio:

Etileno + 10 ppm Oxigénio 1000-3000bar _Polietileno 80-300⁰C

A reacção de polimerização que ocorre é uma por acaso, produzindo um grande distribuição de tamanhos de moléculas. Por controle das condições da reacção, é possível seleccionar um tamanho molecular médio (ou massa molecular) e a distribuição de tamanhos a volta

desta média (distribuição de peso molecular). As cadeias são altamente ramificadas (nos intervalos de 20-50 carbonos).

ICI nomeou o novo plástico deles “politeno” e descobriu eles eram capazes de produzi-lo em um intervalo de densidade de cerca de 0.915 a 0.930 g cm3_{. Ele é conhecido hoje como LDPE e tem o seu maior} simples uso em películas de sopro.

Fig. 5.5. o processo de alta pressão para o fabrico de polietileno (PDPE)

Baixa pressão

A descoberta inicial do LDPE foi um acidente. Como também foi a descoberta de HDPE em 1952. Pesquisadores na Alemanha e Itália tiveram sucesso em fazer um novo catalisador baseado no alumínios que permitiu a polimerização de etileno á uma pressão mais baixa que a do processo ICI:

Etileno 10-80 bar _polietileno 70-300⁰C, catalisador Al

O produto deste processo foi encontrado a ser mais rígido do que o anterior e tinha um intervalo de densidade de cerca de 0.940-0.970 g/cm3_{. Este aumento de rigidez e densidade foram encontrados de ser} devido a um mais baixo nível de ramificações na cadeia. O novo HDPE foi encontrado de ser composto de uma cadeira muito recta de etileno com uma mais estreita distribuição de massa molecular (ou

comprimento da cadeia) e uma potencialmente muito alta média de comprimento de cadeia.

No final de 1950, DuPont Canada primeiro aplicou o processo de baixa pressão para a produção de LLDPE. LLDPE é feita pela copolimerização de etileno com uma pequena quantidade de outro monómero, tipicamente buteno, hexeno ou octeno.

O método mais comum usado na indústria é de polimerizar etileno pelo meio de uma camada de um reactor fluidizado. Uma camada de reactor fluidizado consiste em partículas de catalisador metálico que são “fluidizado” pelo fluxo do gás etileno. Isto significa que as partículas do catalisador são suspensas no fluido do etileno enquanto o gás etileno é bombeado do fundo da camada do reactor para cima. Antes do fim dos anos 70, um catalisador peróxido orgânico foi empregado para iniciar a polimerização. No entanto, porque o catalisador peróxido orgânico não é tão activa como o catalisador metálico, pressão em excesso de 100 vezes da pressão requerida com catalisador metálico é necessária.

Antes de o etileno ser enviado para a camada fluidizado, ele deve primeiro ser comprimida e aquecida. Pressão no intervalo de 100-300 psi e temperatura de 100⁰C são necessárias para a reacção prosseguir a uma taxa razoável. O catalisador é também bombeado com a corrente do etileno no reactor. Isto é por que o as moléculas de polietileno permanecem presas as partículas do catalisador de onde elas foram produzidas incorporando assim o catalisador dentro do produto polietileno. Dai a necessidade de reabastecer o catalisador. A conversão do etileno é baixa para uma simples passagem pelo reactor e é necessário reciclar o etileno que não reagiu. O gás etileno

que não reagiu é removido pelo topo do reactor. Despis da purificação, o gás etileno é então recompressionado e reciclado de volta ao reactor. Polietileno granular é gradualmente removido do fundo do reactor logo que conversões razoáveis tenham sido atingidas. Tipicamente, um tempo residente de resultados de 3 a 5 horas em 97% conversão de etileno. O polietileno sai do reactor com um pó granular, que é depois fundido e flutua por um extrusora de película.

Fig. 5.6. processo de baixa pressão para o fabrico de HDPE

Qualquer tipo de polietileno produzido, o produto final é usualmente disponível em formas de pequenas pelotas, variando em forma (esférica, rectangular, cilíndrica) dependendo do equipamento do produtor. Durante o fabrico de produtos de polieteno, ele é fundido para fluir pelo extrusora do película.

LDPE é um material de empacotamento preferido devido ao sua suavidade, transparência, rigidez e habilidade de rapidamente tomar a forma do conteúdo da pasta. O saco de lixo é apenas umas das muitas aplicações práticas generalizadas dos sacos plásticos.

O película de polietileno, produzida pela sopro de extrusão de filme, é comummente usado para empacotamento de produtos alimentares e outros produtos. A espessura da película produzida tem a ser de 20- 200 µm.

5.3.6. Borracha de Butadieno Estireno