Polietilena | ||
Identificare | ||
---|---|---|
Numele IUPAC | poli (metilen) | |
Sinonime |
polietilenă, etilen |
|
N o CAS | ||
N o ECHA | 100.121.698 | |
N o E | E914 (ceară PE oxidată) | |
ZÂMBETE |
* CC * , |
|
Aspect | alb solid de formă variabilă | |
Proprietăți chimice | ||
Formula brută | (C 2 H 4 ) n | |
Proprietăți fizice | ||
T ° tranziția sticlei | ~ −110 ° C ( tranziția γ ) |
|
T ° fuziune | 85 până la 140 ° C | |
Parametrul de solubilitate δ | 16,2 MPa 1/2 | |
Masa volumică | 0,91 - 0,96 g · cm -3 | |
Temperatura de autoaprindere | 330 până la 410 ° C | |
Punct de aprindere | 341 ° C | |
Proprietăți electronice | ||
Constantă dielectrică | 2,3 ( 1 kHz , 23 ° C ) | |
Precauții | ||
Clasificarea IARC | ||
Grupa 3: Inclasificabil în ceea ce privește carcinogenitatea sa la om | ||
Unități de SI și STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel. | ||
Polietilenă (abrevierea generic PE ) sau polietilenei , se referă la polimeri de etilenă . Simplu și ieftin de fabricat, PE este cel mai comun material plastic , reprezentând cu 100 de milioane de tone, aproximativ o treime din totalul materialelor plastice produse în 2018 și jumătate din ambalaje .
PE aparținând familiei poliolefinelor este un material polimeric de sinteză a produselor petrochimice cu polipropilenă (PP) , PVC și polistiren (PS) . Sale temperatură de tranziție vitroasă este foarte scăzută (aproape de -110 ° C ) și sa punctul de topire poate în conformitate cu clasele ajunge la 140 ° C , dar cu rezistență mecanică Firuri electrici sale de la substanțial 75 la până la 90 la ° C . Spre deosebire de polipropilenă , temperatura de funcționare nu poate depăși punctul de fierbere al apei. Natura sa parafinică explică marea sa inerție chimică . Există diferite tipuri de polietilene, inclusiv homopolimeri cu densitate mică ( LDPE ) și densitate mare ( HDPE ) și copolimeri ( LLDPE , plastomeri , de exemplu).
Arderea sa degajă diverse gaze (mai mult de 200, potențial, dintre care unele sunt toxice: furani , acetaldehidă , hidrocarburi nesaturate sau aromatice ( benzen ), acid acetic sau propanoic, dar și monoxid de azot , monoxid de carbon și CO2 , considerați poluanți atmosferici .
Numele provine din faptul că acesta este obținut prin polimerizarea de monomeri ai etilenei (CH 2 = CH 2 ) într - o structură complexă de formula generică - (CH 2 CH 2 ) n - .
Polietilena este singura poliolefină care poate fi preparată pe cale radicală .
Polietilena provine în principal din produse petrochimice . În iunie 2007 , compania braziliană Braskem a anunțat certificarea unei polietilene verzi , polimerizate din etilenă obținută chiar din etanol obținută prin fermentarea trestiei de zahăr .
Polietilenele pot fi
Numele de familie | Acronim în franceză | Acronim în engleză | Abreviere conform EN ISO 1043-1 | Sinteză | Conexiuni | Densitate (g / cm 3 ) |
---|---|---|---|---|---|---|
Polietilenă de densitate foarte mică | PE-TBD | VLDPE, polietilenă cu densitate foarte mică | PE-VLD | Cataliză Ziegler-Natta de joasă presiune ( < 10 bar ) și cataliză metalocenică (mPE-TBD) | ||
Polietilenă liniară de joasă densitate | PE-BDL | LLDPE, polietilenă liniară de joasă densitate | PE-LLD | Copolimerizarea cu olefine prin cataliza Ziegler-Natta la presiune scăzută ( < 10 bar ) | Mic de statura | |
Polietilenă cu densitate scăzută | PE-BD | LDPE, polietilenă cu densitate redusă | PE-LD | Polimerizare radicală sub presiune foarte mare | Lung și scurt distribuit neregulat | 0,910 - 0,925 |
Polietilenă de densitate medie | PE-MD | MDPE, polietilenă de densitate medie | PE-MD | Catalizator Phillips | 0,926 - 0,940 | |
Polietilenă de înaltă densitate | PE-HD | HDPE, polietilenă de înaltă densitate | PE-HD | Cataliză Ziegler-Natta și cataliză metalocenică (mPE-HD) |
Polietilena de joasă densitate a fost inventată în 1933 de inginerii englezi EW Fawcett și RO Gibson. Polietilena de înaltă densitate a fost sintetizată în 1953 de chimistul german Karl Ziegler și echipa sa. Polietilena liniară de joasă densitate a fost inventată pentru a înlocui PE-BD în 1979.
Polietilena este un polimer termoplastic , translucid, chimic inert (este mai rezistent la oxidanții puternici decât polipropilena), ușor de manevrat și rezistent la frig.
Cele trei familii principale de PE sunt HDPE (PE de înaltă densitate), LDPE (PE de densitate mică) și LLDPE (PE liniar de joasă densitate).
LDPE este mai ramificat decât HDPE, ceea ce înseamnă că lanțurile se potrivesc mai puțin bine. Forțele intermoleculare de tip van der Waals sunt, prin urmare, mai slabe. Acest lucru are ca rezultat o rată de cristalinitate mai mică , densitate mai mică, maleabilitate mai mare și rezistență la impact . În contrast, HDPE este mai rigid .
Polietilena este un polimer sintetic utilizat pe scară largă. În special, reprezintă jumătate din ambalajele din plastic (pelicule pentru hrană, pentru agricultură etc. ).
Cea mai vizibilă utilizare a polietilenei sunt pungile de plastic :
Principalele aplicații ale HDPE sunt produse rigide: flacoane ( detergenti , cosmetice , etc. ), sticle , Tupperware- tip cutii, bidoane, rezervoare de combustibil auto, etc.
Principalele aplicații ale LDPE sunt produse flexibile: pungi, folii, plicuri, saci de gunoi , bandă adezivă , containere flexibile ( ketchup , creme hidratante , etc. ), etc.
Polietilenă reticulată (PEX) prezintă o căldură de menținere mai bună decât PE. Pentru fabricarea învelișurilor de cabluri electrice , reticularea se efectuează în general după extrudare .
Polietilenă cu greutate moleculară foarte mare , cum ar fi Dyneema, este utilizat pentru performanțele sale ridicate (o rezistență / greutate 40% mai mare decât cea a aramid ( Kevlar )). Se găsește în echipamente sportive (schi, snowboarding , surfing, zmee etc. ), echipamente de protecție, în special balistice ( veste antiglonț ) sau motociclete (îmbrăcăminte cu rezistență ridicată la abraziune), implanturi chirurgicale, plăci pentru înlocuirea gheții din patinoare etc. Costul său este mult mai mare decât cel al altor polietilene.
Polietilena este, de asemenea, un aditiv alimentar (ceară de polietilenă oxidată E914 ).
Notă: Poli (etilen tereftalat) , adesea denumită acronimul, PET, nu este polietilenă , ci un saturat de poliester utilizat la fabricarea fibrelor textile , sticle de băuturi , ambalaje , etc.
În 2014, Franța a fost un importator clar de polietilenă, conform obiceiurilor franceze. Prețul mediu de import pe tonă a fost de 1.100 EUR.
Polietilena este sintetizată din etilenă care este ea însăși produsă în principal din petrol sau gaze naturale , deși poate fi obținută din resurse regenerabile . Acest plastic reprezintă o problemă majoră de gestionare a deșeurilor nu numai datorită abundenței sale, ci și pentru că este considerat a fi foarte stabil și aproape non- biodegradabil , astfel încât tinde să se acumuleze în mediu.
Cu toate acestea, în laborator este posibilă biodegradarea parțială a PE prin bacterii , Enterobacter asburiae YT1 și Bacillus sp. YP1, prezent în intestinul larvei unei molii alimentare ( Plodia interpunctella ): prin incubarea peliculelor subțiri de PE timp de 28 de zile, se formează biofilme formate din aceste bacterii viabile. Au redus caracterul hidrofob al filmelor din plastic, făcându-le poroase. Au fost observate urme de godeuri și cavități ( 0,3 până la 0,4 μm adâncime) prin microscopie electronică de scanare și microscopie cu forță atomică pe suprafața acestor pelicule de polietilenă și s-a verificat formarea grupărilor carbonil . Culturile în suspensie ale celor două tulpini bacteriene YT1 și YP1 (108 celule / ml) au degradat aproximativ 6,1 ± 0,3% și 10,7 ± 0,2% din filmele de PE ( 100 mg ), respectiv pentru o perioadă de incubație de 60 de zile. De greutățile moleculare ale filmelor PE reziduale au fost mai mici, și , de asemenea , au fost detectate 12 produsi de degradare (solubil în apă). Autorii consideră că rezultatele lor sunt promițătoare pentru biodegradarea PE în mediu.
La mijlocul anilor -1970s , au fost făcute încercări de a evalua toxicitatea produselor celor trei forme principale de degradare termică ( pirolizã , termo-oxidare și ardere în flăcări ) din polietilenă, utilizând cromatografia de gaze și gaz spectrometrie. Masă cu , de exemplu , lucrarea al lui Michal, Mitera și Tardon ( 1976 ). Chimiștii găsesc apoi în special aldehide ca urmare a termo-oxidării.
În 1981 , Hoff și Jacobsson erau interesați de produsele eliberate de termo-oxidarea polietilenei cu densitate mică (LDPE) la o temperatură relativ scăzută (264 până la 289 ° C) în condiții, prin urmare, de volatilizare scăzută (+/- 4% ). În acest caz, s-au găsit 44 de produse de descompunere termică a LDPE; "Hidrocarburi, alcooli, aldehide, cetone, acizi, eteri ciclici, eteri ciclici, esteri ciclici și acizi hidroxicarboxilici" . Au fost de asemenea cuantificați șaisprezece compuși oxigenați (în principal acizi grași și aldehide). La această temperatură, polietela eliberează în principal acid formic .
Tehnicile îmbunătățite pentru eșantionarea gazelor in situ (în cuptor sau la ieșirea acestuia) au condus la o mai bună înțelegere a locului și momentului în care apar sau dispar anumite subproduse de ardere (prin minimizarea reacțiilor secundare ale acestor gaze cu aerul). sistem de prelevare a probelor). În 1982 , cercetătorii au caracterizat în special produsele de degradare pirolitică și produsele de oxidare. Primele sunt o gamă largă de hidrocarburi saturate și nesaturate, lanțuri de carbon variind de la C2 la C23, al căror raport de produs se schimbă puțin în funcție de condiții. Printre produsele mai secundare, adică degradarea prin oxidare, găsim în special acetonă , acetaldehidă , acid acetic și o cantitate mică de acroleină (în cantități și proporții foarte variabile în funcție de condițiile de ardere).
La scurt timp după (în 1984 ) în Statele Unite , în laborator, dar într-un aparat care simulează condițiile cuptorului unui incinerator, Hawley-Feder și colegii săi studiază arderea polietilenei la temperatură ridicată, recuperând imediat vaporii și vaporii (în capcane reci, cu azot lichid ) și pe vată de sticlă pentru analiză prin cromatografie gazoasă, și aceasta la patru temperaturi (800, 850, 900 și 959 ° C).
În 1994 , s-a confirmat în timpul experimentelor privind arderea polietilenei că cantitatea de oxigen prezentă în camera de ardere influențează puternic tipul de gaze care se vor forma în camera de ardere (în special hidrocarburi aromatice policiclice (HAP)) și distrugerea celor arși.
Apoi, compoziția chimică a vaporilor și a fumului de ardere a diferitelor tipuri de polietilenă (PE) ar putea fi rafinată grație progresului echipamentelor analitice, de exemplu cu GC-FID și GC-MSD utilizate de Piao & al (1999) într-un cuptor de laborator cu debit reglabil de aer, la temperaturi cuprinse între 600 și 900 ° C; la temperatură scăzută se formează în principal hidrocarburi, în timp ce compușii hidrocarbonati aromatici policiclici apar la temperaturi mai ridicate. Materialul utilizat a făcut posibilă identificarea mai multor compuși decât în studiile anterioare).
Alți autori, inclusiv Font & al, în 2004 au publicat date despre compușii volatili și semi-volatili formați în timpul arderii polietilenei (precum și despre evoluția lor în cuptor), în condiții diferite (4 cicluri de ardere între 500 și 850 ° C cu 2 rapoarte diferite de probă / masă de aer și două cicluri pirolitice la aceleași temperaturi). Aici, la aproximativ 500-600 ° C, arderea polietilenei emite α, ω-olefine, α-olefine și n-parafine atunci când oxigenul lipsește (descompunere pirolitică) în timp ce în prezența compușilor de oxigen apar oxigenanți (în special aldehide); s-a demonstrat, de asemenea, o producție mare de oxizi de carbon și hidrocarburi ușoare. Această lucrare a confirmat apariția PAH-urilor dăunătoare ( hidrocarburi policiclice aromatice ) la temperaturi mai ridicate (datorită evoluției pufurilor pirolitice în interiorul camerei de ardere, dacă compușii semi-volatili dezvoltați nu sunt perfect amestecați cu oxigenul). În total, peste 200 de poluanți chimici au fost identificați în camera de ardere din polietilenă. Odată expus luminii, aerului și umidității atmosferice, acest cocktail de poluanți poate continua să evolueze considerabil.
În incineratoarele de deșeuri menajere, polietilena este adesea cernelită, murdărită și amestecată cu alte materiale plastice sau alte deșeuri ( posibil sub formă de CSR ); poate conține, de asemenea, ignifugi bromurați; de exemplu, fosforul roșu (în cantități mici) a fost un ignifug comun pentru polietilenă sau alți aditivi); în toate aceste cazuri, poate produce apoi alte gaze și microparticule sau nanoparticule ne- arse decât cele prevăzute de teorie sau teste de laborator.
Un tip de CSR produs din resturile de ambalare din hârtie și polietilenă poate fi utilizat ca combustibil în cazanele industriale adecvate (cărămizile din acest amestec ard până la 700-900 ° C), dar introducerea a mai mult de 30% (în masă) de polietilenă, conform unui studiu din 2004 „provoacă emisii foarte mari de HAP . În plus, pentru fracțiile de masă de PE care depășesc 30%, se formează în principal PAH-uri grele, care sunt mai toxice decât PAH-urile ușoare ”).
Din toate aceste motive, polietilena nu trebuie arsă niciodată în grădină, în aer liber sau în șemineu sau într-o inserție de uz casnic, ci numai în cazane sau instalații speciale, echipate cu filtre adecvate.
În 2010, Zhuo și colegii săi au produs nanotuburi de carbon cu succes prin piroliză secvențială și arderea polietilenei.