Polietilene

Polietilene
Abbreviazioni
PE
Numero CAS9002-88-4
Caratteristiche generali
Composizione(C2H4)n
Aspettosolido bianco in varie forme
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)0,88-0,96
Temperatura di fusione (K)115-140 °C (388,15 - 413,15 K)
Indicazioni di sicurezza
Flash point (K)341 °C (614,15 K)
Temperatura di autoignizione (K)330-410 °C (603,15 - 683,15 K)
Simboli di rischio chimico

Facilmente infiammabile    

Codice di riciclaggio
02 PE-HD
04 PE-LD

Il polietilene (in sigla PE), è il più semplice dei polimeri sintetici ed è la più comune fra le materie plastiche.

Ha formula chimica (-C2H4-)n dove il grado di polimerizzazione n può arrivare ad alcuni milioni. Le catene sono di lunghezza variabile e più o meno ramificate.

Il polietilene è una resina termoplastica, si presenta come un solido trasparente (se amorfo) o bianco (se cristallino) con ottime proprietà isolanti e stabilità chimica.

È una delle materie plastiche più versatili ed economiche. Gli usi più comuni sono come isolante per cavi elettrici, film per l'agricoltura, borse e buste di plastica, contenitori di vario tipo, tubazioni, strato interno di contenitori asettici per liquidi alimentari e molti altri.

Storia

Il polietilene è stato sintetizzato per la prima volta accidentalmente dal chimico tedesco Hans von Pechmann nel 1898, mentre riscaldava del diazometano. I suoi colleghi Eugen Bamberger e Friedrich Tschirner analizzarono la sostanza bianca simile a cera sulle pareti del contenitore, scoprirono che conteneva delle lunghe catene di -CH2-, e decisero di chiamarla polimetilene.

La prima sintesi industriale fu ottenuta (ancora accidentalmente) da Eric Fawcett e Reginald Gibson alla ICI Chemicals nel 1933. Il polietilene si era formato applicando una pressione di diverse centinaia di atmosfere su un contenitore contenente etilene e benzaldeide; anche stavolta notarono un materiale simile a cera sulle pareti del contenitore. La reazione era stata tuttavia innescata da tracce di ossigeno contenute nel contenitore e non fu possibile replicarla con successo fino al 1935, quando un altro chimico ICI, Michael Perrin, sviluppò una sintesi industriale riproducibile per la sintesi del polietilene a bassa densità (LDPE). La prima tonnellata di materiale dimostrò che questo aveva qualità impareggiabili come isolante elettrico, e nell'agosto del 1939 ebbe inizio la produzione industriale, che fu interamente assorbita dalle necessità belliche (in particolare nelle tecniche collegate al radar). Finita la guerra il polietilene rischiò di scomparire dai prodotti della ICI, ma i risultati delle ricerche su possibili nuove applicazioni dimostrarono che era assai più versatile di quanto si fosse pensato.

Il successivo traguardo nella sintesi del polietilene è stato lo sviluppo di numerosi catalizzatori che ne hanno permesso la sintesi a temperature e pressioni più blande. Il primo di questi era basato sul biossido di cromo, fu scoperto nel 1951 da Robert Banks e John Paul Hogan alla Phillips Petroleum. Nel 1953, il chimico tedesco Karl Ziegler sviluppò un sistema catalitico basato su alogenuri di titanio e composti organici dell'alluminio che lavoravano a condizioni ancora più basse dei catalizzatori Phillips. Questi ultimi, tuttavia, erano meno costosi e più facilmente maneggiabili; entrambi i sistemi vennero quindi usati nella sintesi industriale per la produzione di HDPE.

La catalisi di tipo Phillips ebbe inizialmente problemi nella sintesi di HDPE di qualità uniforme, e gli impianti che la utilizzavano riempirono i loro magazzini di prodotto che non rispettava le specifiche. Il collasso finanziario fu evitato nel 1957, quando prese piede negli Stati Uniti un anello di polietilene colorato, l'hula hoop.

Un terzo sistema catalitico, basato sui metalloceni, fu scoperto nel 1976 in Germania da Walter Kaminsky e Hansjörg Sinn. Le catalisi a metalloceni e quella Ziegler hanno entrambe dimostrato un'ottima flessibilità nella sintesi di miscele di etene e alfa-olefine gettando le basi della attuale vasta gamma di polietilene. Alcune di queste resine, come la fibra Dyneema, hanno cominciato a rimpiazzare materiali quali il kevlar laddove sono richieste eccellenti proprietà meccaniche di resistenza a trazione.

Classificazione del polietilene

Granuli di LLDPE. Questi granuli sono prodotti durante il processo di polimerizzazione e vengono successivamente lavorati per ottenere il prodotto finito.

In base alla distribuzione dei pesi molecolari e al grado di ramificazione si ottengono tipi di polietilene con proprietà e usi differenti:

Sintesi

Il polietilene si sintetizza a partire dall'etilene secondo la reazione:La molecola dell'etilene è caratterizzata dal doppio legame fra gli atomi di carbonio che la rende particolarmente stabile; per tale motivo la reazione di polimerizzazione necessita di condizioni di reazione particolari.

formula di struttura dell'etilene
formula di struttura dell'etilene

Per la produzione industriale le possibilità sono:

Schema di processo

Schema di un impianto per la produzione di polietilene lineare a bassa densità (LDPE) o polietilene a elevata densità (HDPE). In questo caso si utilizza un reattore a letto fluidizzato.

Applicazioni

Codice identificativo di riciclaggio del polietilene ad altà densità
Codice identificativo di riciclaggio del polietilene a bassa densità

Uno degli usi classici del polietilene è la fabbricazione, mediante estrusione e successive lavorazioni, dei sacchetti comunemente detti "di plastica",

Viene inoltre impiegato per la creazione del "film estensibile" e del "film a bolle d'aria" (o pluriball).

Altri impieghi:

Note

  1. ↑ Devis Bellucci, Materiali per la vita: le incredibili storie dei biomateriali che riparano il nostro corpo, Torino, Bollati Boringhieri, 2002, p. 90, ISBN 978-88-339-3778-6.
  2. 1 2 3 (EN) The Story of Polythene, su personal.rdg.ac.uk.
  3. ↑ Ullmann's, cap. 1.2.4.
  4. 1 2 3 Villavecchia, p. 2517.
  5. ↑ Prodotti - Uponor batte il record con il tubo in polietilene reticolato - INFOBUILD, su infobuild.it. URL consultato il 6 agosto 2024.
  6. 1 2 Villavecchia, pp. 2516-2517.
  7. ↑ Ullmann's, cap. 1.6.

Bibliografia

Voci correlate

Altri progetti

Collegamenti esterni

Controllo di autoritàThesaurus BNCF 24422 · LCCN (EN) sh85104624 · BNE (ES) XX541805 (data) · BNF (FR) cb12146477k (data) · J9U (EN, HE) 987007563261305171 · NDL (EN, JA) 00569150