polietilenos

MTP MATERIAIS OLEFNICOS - POLIETILENOS

REV. 01

Por questes de otimizao e racionalizao de espao, este material no segue necessariamente as normas de metodologia cientfica.

[ 2 / 23 ] Matrias-Primas - MTP

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SUMRIO

1. INTRODUO OS MATERIAIS OLEFNICOS ................................................................................................. 3

2. POLIETILENOS PE ............................................................................................................................................ 5

2.1 INTRODUO .................................................................................................................................................... 5

2.2 OBTENO ........................................................................................................................................................ 6 2.2.1 Monmero ......................................................................................................................................................... 6 2.2.2 Processos de Polimerizao ............................................................................................................................ 6

2.3 ANLISE ESTRUTURAL .................................................................................................................................... 9

2.4 PROPRIEDADES GERAIS ................................................................................................................................. 11

2.5 TIPOS DE POLIETILENOS, CARACTERSTICAS E APLICAES ................................................................ 12 2.5.1 PEAD Polietileno de Alta Densidade ............................................................................................................. 13 2.5.2 PEBD Polietileno de Baixa Densidade .......................................................................................................... 14 2.5.3 PEUAPM Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular ....................................................................................... 15 2.5.4 Copolmeros de Etileno .................................................................................................................................... 16 2.5.4.1 Polietileno de Baixa Densidade Linear PEBDL .......................................................................................... 16 2.5.4.2 Polietileno Metalocnico mPEBDL ............................................................................................................. 17 2.5.4.3 Copolmero de Etileno e Acetato de Vinila EVA ......................................................................................... 18 2.5.4.4 Copolmero de Etileno e Metacrilato de Metila EMA .................................................................................. 19 2.5.4.5 Copolmero de Etileno e lcool Vinlico EVOH .......................................................................................... 19 2.5.4.6 Polietileno Reticulado XLPE ou PEX .......................................................................................................... 21

REFERNCIAS ......................................................................................................................................................... 23


SOCIESC

1. INTRODUO OS MATERIAIS OLEFNICOS

Materiais plsticos olefnicos (poliolefinas) so compostos por monmeros de olefinas, que so hidrocarbonetos de cadeia aberta com pelo menos uma dupla ligao. Os exemplos mais comuns so os polietilenos (PEAD e PEBD) e o polipropileno (PP). As poliolefinas representam 70% do total de polmeros sintticos produzidos.

A Figura abaixo apresenta a demanda total de termoplsticos no mundo em 2002: 140,5 milhes de toneladas (MMt). A Figura a seguir mostra a demanda total de termoplstico no Brasil em 2003: 3,8 MMt.

ABS

4%PET

6%PS

8%

PEAD

17%

PEBD/L

22%

PP

23%

PVC

20%

28,1 MMt

46

266

411

603641

886937

EVA PS PET PVC PEAD PEBD/L PP


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A seguir, apresentam-se figuras que contm informaes sobre o consumo de materiais olefnicos no Brasil e no mundo.

Os materiais olefnicos so termoplsticos classificados como comdites, ou seja, materiais com ampla utilizao, de baixo custo e propriedades gerais inferiores, em relao aos materiais de engenharia, por exemplo:


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2. POLIETILENOS PE

2.1 INTRODUO

O polietileno um material plstico de grande importncia industrial, sendo produzido a partir do gs etileno (ou eteno), atravs da reao bsica de polimerizao abaixo:

produto resultante de uma poliadio sendo um polmero vinlico; Cadeias moleculares longas (lineares e ramificadas); PM = 50.000 6.000.000; Tipos de Polietileno: PEAD, PEBD, PEMD, PEBDL, PEUAPM e Copolmeros.

A Figura a seguir mostra um esquema sobre a reao de polimerizao do etileno, que facilita o seu entendimento.

De 1900 at 1913 houve apenas tentativas, sendo que o polmero formado era de baixo PM (ceras). Em 1933, conseguiu-se obter PE em laboratrio, e em 1939, houve a primeira produo em escala comercial. Em 1950 iniciou-se o aumento na demanda de produo; nessa poca, o processo de obteno era o de Alta Presso, e os polietilenos obtidos eram os ramificados. Em 1954 surgiram trs novos processos: Ziegler, Phillips e Standart Oil. Atualmente, os polietilenos so produzidos pelos quatro processos.

n CH2 = CH2 ... CH2 CH2 ...n

n CH2 = CH2 ... CH2 CH2 ...n


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2.2 OBTENO

2.2.1 MONMERO

Pode-se produzir etileno a partir do melado de cana.

MELADO DE CANA LCOOL ETLICO ETILENO

Entretanto, atualmente, o etileno produzido a partir do petrleo: 1) Destilao Fracionada:

2) Deshidrogenao de Etano:

Impurezas podem afetar tanto a reao de polimerizao como as propriedades do produto. Por isso, elas precisam ser removidas rigorosamente. Para uma boa polimerizao, deve-se usar etileno com aproximadamente 99,8% de pureza. Os principais contaminantes do etileno so: monxido de carbono, acetileno, oxignio e gua. O oxignio, dependendo do processo empregado na polimerizao do etileno, reduz a eficincia do iniciador, e pode ser removido por passagem sobre catalisador de cobre reduzido ou por tratamento sob presso com sdio fundido a 150C. O acetileno, que um promotor de ligaes cruzadas, removido por hidrogenao cataltica. A gua retarda a polimerizao.

EXERCCIO: Faa um detalhamento das vias e reaes de produo do etileno.

2.2.2 PROCESSOS DE POLIMERIZAO

Existem quatro mtodos bem distintos de polimerizao do etileno: Processo de Alta Presso; Processo Ziegler-Natta; Processo Philips;

CH3 - CH2 - OHEtanol

H2SO4conc.

CH2 = CH2 + H2OEtileno

CH3 - CH2 - OHEtanol

H2SO4conc.

CH2 = CH2 + H2OEtileno

CH3 - CH3 CH2 = CH2 + H2CH3 - CH3 CH2 = CH2 + H2


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Processo Standart Oil. Processo de Alta Presso: Para o polietileno obtido por este mtodo utilizada uma presso elevada, variando de 1.000 a 3.000

atm, temperatura de 80 a 300C. Como iniciador desta reao de polimerizao emprega-se um radical livre, como por exemplo: perxido de dibenzola, azodiisobutironitrila, oxignio, entre outros.

O processo de alta presso pode ser contnuo ou por batelada, sendo que no contnuo os reagentes passam atravs de tubos (reator tubular), e por batelada ocorre em reatores tipo autoclave.

A temperatura o parmetro mais importante para o controle do processo. No caso da temperatura aumentar demais, a reao ir disparar, o que poderia provocar um entupimento nos tubos do reator, j que a viscosidade aumenta durante a polimerizao. O controle da temperatura feito com gua ou outro lquido inerte, como o benzeno, que passa em contracorrente no casco do reator.

Num processo tpico, 10 a 30% do monmero no convertido em polmero. Depois de purificado, o polmero extrudado em forma de fitas ou tiras e granulado.

Para um dado sistema, quanto maior a temperatura, mais rpida a reao, e mais alto ser o peso molecular mdio. Sendo importante lembrar que se empregando altas temperaturas, outras reaes podem ocorrer, levando a formao de grafite, hidrognio e metano. Essas reaes tambm so exotrmicas e podem facilmente descontrolar a polimerizao.

A violncia da reao, em presso elevada, leva ao aparecimento de uma grande quantidade de ramificaes na cadeia polimrica, o que tem extrema influncia sobre as propriedades do produto. Os polietilenos obtidos por este processo so conhecidos por polietileno de baixa densidade ou polietileno ramificado. Sua densidade varia em tomo de 0,92 g/cm3. Um fluxograma simplificado do processo contnuo apresentado a seguir.

Aps a reao, na sada do reator, temos uma mistura de PE e monmero no reagido. Este monmero separado do polmero atravs de evaporao por reduo de presso. O polmero (isento de monmero) segue para a etapa de granulao, que na maioria das vezes feita por extruso. Aps a extruso, o material est pronto para ser embalado.

EXERCCIO: Explique as diferenas entre o processo contnuo e em batelada.

Processo Ziegler-Natta (tambm chamado de Processo de Baixa Presso): O etileno adicionado em baixa presso (2 a 4 atm) no reator, o qual j contm hidrocarbonetos lquidos

para reagirem como diluentes. A reao realizada a temperaturas abaixo de 100C (geralmente por volta de 70C), na ausncia de oxignio e gua, uma vez que ambos reduzem a eficincia do catalisador. Os catalisadores utilizados neste processo so do tipo organometlico, sendo que o mais empregado a mistura de tetra cloreto de titnio e um alquil alumnio, como o cloreto de dietil alumnio.


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O polmero, medida que formado, precipita-se e forma um composto denominado slurry, que aumenta de viscosidade medida que a reao se processa. Antes que a viscosidade do slurry se torne demasiadamente alta, a ponto de afetar seriamente a remoo do calor de reao, os reagentes so descarregados em um vaso de decomposio cataltica, onde o catalisador destrudo pela ao do lcool etlico, gua e soda custica. A remoo completa dos fragmentos metlicos provenientes do catalisador de extrema importncia, pois a caracterstica de isolao eltrica do polmero seriamente afetada por sua presena.

A densidade dos polmeros obtidos pelo processo Ziegler fica entre os obtidos pela Alta Presso e o Phillips, variando em torno de 0,94 g/cm3. Por este motivo, so obtidos desde polietilenos de mdia densidade at polietilenos de alta densidade. A faixa de pesos moleculares pode ser obtida pela variao da proporo de alumnio-titnio no catalisador de transferncia, e variando a temperatura de reao. O fluxograma abaixo ilustra de maneira simplificada o processo Ziegler para a fabricao de polietileno.

Funo do solvente: absorver o monmero e dissipar o calor da reao. Funo do catalisador: acelerar a reao e organizar o encadeamento dos monmeros. Funo do filtro: separar o catalisador destrudo do PE. Funo do vaso de decomposio: vaporizar o solvente e destruir o catalisador.

Processo Phillips: Neste processo o etileno dissolvido em um hidrocarboneto lquido (geralmente ciclo hexano)

polimerizado sob presso de 30 a 40 atm, a 130-160C na presena de um catalisador xido metlico. O solvente serve para dissolver o polmero formado e transferir o calor que se desenvolve na reao de polimerizao. O catalisador preferido aquele que contm 5% de xido de cromo, principalmente CrO3, impregnado com slica alumina (75 - 90% de slica). Como o polmero formado s solvel no solvente temperatura de reao, este se precipita por resfriamento, facilitando, assim, sua separao da mistura.

O peso molecular do produto criticamente dependente da temperatura e num processo tpico, h uma diminuio do peso molecular quando se sobe a temperatura de polimerizao de 140C para 170C. Certos materiais como o nitrognio, oxignio, acetileno e cloro so prejudiciais para o catalisador. Portanto, devem ser usados reagentes muito puros. Os polietilenos obtidos por este processo possuem densidade em tomo de 0,96 g/cm3, por isso so conhecidos como polietilenos de alta densidade. So praticamente isentos de ramificaes. O fluxograma abaixo ilustra este processo.


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Processo Standart Oil: Este processo se assemelha com o processo Phillips, baseando-se no uso de suporte xido-metal de

transio em combinao com um promotor. A temperatura de reao da ordem de 130 a 160C, e a presso da ordem de 40 a 80 atm. O trixido de

molibdnio num suporte que pode ser alumina, dixido de titnio ou dixido de zircnio o catalisador mais empregado. A reao tambm realizada com hidrocarbonetos lquidos como solventes.

Os polietilenos obtidos por este processo tambm possuem densidade em torno de 0,96 g/cm3 (alta densidade). Outra similaridade o acentuado efeito da temperatura no peso molecular mdio. As principais caractersticas dos polietilenos obtidos pelos processos descritos aparecem na tabela abaixo:

Efeito do Peso Molecular no Polietileno

EXERCCIOS: 1. Faa um pequeno resumo de cada um dos processos de obteno de PE. 2. Por que o processo de alta presso produz um PEBD com maior peso molecular do que o PEAD e/ou

o PEBD dos outros processos? 3. Por que ocorre aumento da Tm com o aumento do PM de um PE?

2.3 ANLISE ESTRUTURAL

Com relao configurao fsica, podem-se apresentar:

Cadeias lineares com poucas ramificaes curtas (PEAD):


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Cadeias lineares com muitas ramificaes longas (PEBD):

As propriedades do polietileno dependem fundamentalmente de sua estrutura, principalmente: o grau de ramificaes; o peso molecular mdio; o distribuio do peso molecular (polidisperso); o presena de impurezas.

Grau de ramificaes: quanto maior o grau de ramificaes, menor a cristalinidade. Sendo assim: densidade resistncia qumica transparncia resistncia trmica flexibilidade resistncia trao permeabilidade resistncia ao impacto

Peso Molecular Mdio: quanto maior o peso molecular, maior a resistncia trao e a temperatura de amolecimento, e maior a resistncia ao impacto.

Distribuio do Peso Molecular (polidisperso): quanto maior a polidisperso, significa que o peso molecular mais variado, ou seja, as cadeias possuem tamanhos diferentes, o que leva a uma distribuio larga. Em contra partida, quanto menor a polidisperso, significa que as cadeias polimricas possuem praticamente o mesmo tamanho, o que leva a uma distribuio estreita. Assim, quanto menor a polidisperso, maiores so as resistncias mecnicas e maior a facilidade de processamento.

Impurezas: a presena de grupos de tomos diferentes na cadeia do polietileno. Como exemplo, cita-se o acetileno (CH CH), que provedor de ligaes cruzadas, e as -olefinas (buteno e hexeno), que diminuem a cristalinidade.

Os polietilenos costumam ser classificados de acordo com sua densidade, conforme segue:

PEMD Polietileno de Mdia Densidade: Obteno: Processo de Baixa Presso ou mistura de PEAD com PEBD; Densidade: 0,92 a 0,94 g/cm3.

PEAD Polietileno de Alta Densidade: Obtido por processos de Baixa Presso, Standard Oil e Phillips; Predominncia de cadeias lineares; Densidade entre 0,94 e 0,98 g/cm3; Temperatura de fuso (Tm) varia de 130 a 135C; Temperatura de transio vtrea (Tg) igual a 120C; Cristalinidade entre 75 e 95%; Aparncia: branco, opaco; Peso molecular em torno de 200.000; Contrao durante o processo de transformao entre 2 a 4%.


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PEBD Polietileno de Baixa Densidade: Obtido pelo processo de Alta Presso; Predominncia de cadeias ramificadas; Densidade entre 0,89 e 0,94 g/cm3; Temperatura de fuso (Tm) varia de 109 a 120C; Temperatura de transio vtrea (Tg) igual a 120C; Cristalinidade entre 55 e 75%; Aparncia: branco, translcido, opaco; Peso molecular em torno de 50.000; Contrao durante o processo de transformao entre 1,5 a 3%.

PEUAPM Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular: Predominncia de cadeias lineares; Densidade entre 0,93 e 0,94 g/cm3; Temperatura de fuso (Tm) em torno de 135C; Temperatura de transio vtrea (Tg) igual a 120C; Cristalinidade de 45%; Aparncia: branco, opaco; Peso molecular entre 3.000.000 a 8.000.000.

2.4 PROPRIEDADES GERAIS

Como visto anteriormente, as propriedades do polietilenos dependem basicamente da sua estrutura qumica, de seu peso molecular e da cristalinidade. Em termos gerais, podem-se resumir as principais propriedades da seguinte forma:

Pontos Fortes: Excelente resistncia qumica; Boa resistncia ao impacto; Atxico; Baixa absoro de gua; timas propriedades de isolamento eltrico; Soldvel e estampvel; Aceita aditivos; Baixo peso; Baixo custo.

Pontos Fracos: Baixa resistncia mecnica; Baixa resistncia trmica; Baixa resistncia aos raios UV e oznio; atacado por cidos oxidantes H2SO4 e HNO3 (cido sulfrico e cido ntrico, respectivamente)

As propriedades de um polietileno so modificadas em funo de alteraes na sua estrutura. Com aumento da densidade, tem-se:

Maior resistncia trao; Maior dureza; Maior rigidez; Maior resistncia ao calor; Melhores propriedades de barreira; Maior resistncia qumica.


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2.5 TIPOS DE POLIETILENOS, CARACTERSTICAS E APLICAES

Os polietilenos podem ser processados por vrias tcnicas de transformao. As mais empregadas so: injeo, extruso, sopro e rotomoldagem. As aplicaes mais importantes dos polietilenos so filmes, bombonas, recipientes para produtos alimentcios, farmacuticos e qumicos, utenslios domsticos, brinquedos e tubos.

UTILIZAO DE POLIETILENOS EM FUNO DE DENSIDADE E NDICE DE FLUIDEZ

Principais Aplicaes de Polietilenos no Brasil (1994 Fonte: ABIQUIM)


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Produtores e Capacidade de Produo de Polietilenos no Brasil (2004 Fonte: Polmeros, cincia e tecnologia)

2.5.1 PEAD POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE

A rigidez e a resistncia trao destas resinas so consideravelmente maiores do que as correspondentes aos tipos de baixa e mdia densidade. A resistncia a impacto ligeiramente menor, como seria de se esperar em material rgido; mas, ainda assim, so altos os valores em comparao com outros termoplsticos, especialmente em baixas temperaturas.

As aplicaes vo desde filmes at grandes recipientes industriais. A maior rea de mercado se encontra em recipientes deste tipo, para o empacotamento de leite, sucos de frutas, gua e produtos lquidos. Outras utilizaes importantes esto em produtos de uso domstico de alta qualidade, garrafas industriais, recipientes para alimentos e caixas para transporte; ainda tubos extrudados para distribuio de gua e gs e isolamentos de fios.

Resinas de PEAD melhoradas em sua base so usadas em moldagens rotacionais para produtos de grande porte e formas complexas, tais como: tanques para combustveis, recipientes para materiais descartveis, reboques, pallets, tanques de armazenamento para agricultura, barreias para auto-estradas e recipientes de gua e lixo. Mais alguns exemplos em relao ao processo de transformao:

Sopro = garrafas e frascos; Filmes = sacolas de supermercados; Injeo = brinquedos, engradados de cerveja, etc; Extruso = tubos, condutes, perfis, etc; Rotomoldagem = bolas e tanques de combustvel.

As figuras a seguir mostram o consumo de PEAD e exemplos de algumas aplicaes.


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2.5.2 PEBD POLIETILENO DE BAIXA DENSIDADE

A segmentao do PEBD no mercado brasileiro mostrada abaixo Sopro = garrafas, frascos de soro, utilidades domsticas, brinquedos; Injeo = tampas em geral, peas industriais e utilidades domsticas; Extruso = revestimento de tubos, fios e cabos; Filmes = bobinas ou sacos nas embalagens de produtos slidos (alimentos, raes, produtos

qumicos), lonas, sacos de lixo e produtos diversos.

As figuras abaixo mostram o consumo de PEAD e exemplos de algumas aplicaes.


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COMPARAO ENTRE PEAD X PEBD PROPRIEDADES PEAD PEBD

Resistncia ao Impacto Transparncia Resistncia Trmica Resistncia Mecnica Impermeabilidade

2.5.3 PEUAPM POLIETILENO DE ULTRA ALTO PESO MOLECULAR

H vrios anos, reuniram-se vrios processadores da ASTM, a fim de ajustar padres que viessem a resolver uma controvrsia: qual o limite de peso molecular no qual se difere um PEAD e um PEUAPM?

As concluses deste grupo levaram logo a um claro acordo no sentido de que o valor 31 x 105 seria a linha divisria, acima da qual seria aplicada a descrio Ultra Alto Peso Molecular.

Tambm de natureza significativa para essa determinao foi o fato de que a processabilidade dos materiais passava a ser mais difcil acima da linha divisria, enquanto que o custo do material tambm crescia rapidamente.

Como acontece em todos os polmeros de elevado desempenho, no fcil o processamento dos PEUAPM. Em funo de sua alta viscosidade de fuso, os processos convencionais de moldagem e extruso rompem as longas cadeias moleculares que caracterizam a excelncia das propriedades desses materiais.

Os PEUAPM tm excepcional resistncia a braso e baixo coeficiente de atrito. alta a resistncia a impactos e excelente sua resistncia qumica. O material no se rompe nos testes de resistncia a impactos feitos com corpos de provas dotados de entalhes. Apresentam o ponto de fuso a 130C. A temperatura mxima de servio recomendvel de 93C.

Caractersticas: PM = 3.000.000 8.000.000; Cadeias lineares; Cristalinidade = 45%; Densidade = 0,93 a 0,94 g/cm3; Considerado plstico de engenharia.

Propriedades: Alta resistncia qumica; Alta resistncia mecnica; Alta resistncia a braso; Baixa fluidez; Alta estabilidade dimensional.

Aplicaes: Engrenagens e roscas; Bombas hidrulicas; Revestimento de tanques (para produtos qumicos); Transportadores industriais (esteiras); Revestimento de equipamentos de minerao (silos e funis).


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PROPRIEDADES TPICAS DOS POLIETILENOS Norma DIN, ASTM ou UL Propriedade PEBD PEAD PEUAPM

D(53479) Densidade (g/cm3) 0,91 0,925 0,941 0,965 0,928 0,941 D(53473) Absoro de gua (%) < 0,01 < 0,01 < 0,01 D(53455) Resistncia trao (102 Kgf/cm2) 0,4 1,4 2,1 3,8 2,8 4,2 D(53455) Alongamento na ruptura (%) 90 800 20 1000 200 500

D256 (ASTM) Resistncia ao impacto (Kg.cm/cm) no quebra - no quebra D758 (ASTM) Dureza Rockwell R 10 65 67

D(53461) HDT (C) a 18,5 Kgf/cm2 32 42 45 55 50

2.5.4 COPOLMEROS DE ETILENO

2.5.4.1 Polietileno de Baixa Densidade Linear PEBDL

O Polietileno Linear (PEBDL ou PEL) classifica-se como sendo um copolmero de eteno e uma -olefina. Esta -olefina pode ser propeno, buteno-1, hexeno-1, octeno-1 etc. Pertence categoria dos polmeros obtidos atravs da polimerizao por coordenao, em que so utilizados catalisadores tipo Ziegler-Natta ou xidos de metais.

O PEBDL assim chamado pela similaridade de sua molcula com o PEAD. Tem, entretanto, cadeias laterais curtas em nmero tal que diminui a sua cristalinidade.

Observao: a quantidade de etileno (x) sempre superior que a quantidade da -olefina (y).

Apresenta cadeias lineares com muitas ramificaes curtas, distribudas regularmente:

Caractersticas: PM tpico = 200.000; Densidade = 0,90 - 0,94 g/cm3; Cristalinidade: ate 65% Tg = -90C; Tm = 120C.

n CH2 = CH2 + n CH2 = CH

CH2

CH3

CH2 - CH2 - CH2 - CH

CH3

CH2

. . .

n

Etileno Buteno-1

. . .

PEL

n CH2 = CH2 + n CH2 = CH

CH2

CH3


CH3

CH2

. . .

n

Etileno Buteno-1

. . .n CH2 = CH2 + n CH2 = CH

CH2

CH3


CH3

CH2

. . .

n

Etileno Buteno-1

. . .

PEL

x y

y x


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Os copolmeros de buteno-1 apresentam algumas vantagens em relao ao PEBD, notadamente na rea de filmes, as quais so:

Maior resistncia tenso de ruptura (20 a 40% superior); Maior resistncia ruptura (100% maior); Maior resistncia na solda; Maior resistncia ambientes agressivos; Facilidade em fazer filmes finos; Propriedades ticas (brilho e opacidade) semelhantes ao PEBD.

Essas caractersticas fazem com que haja um elevado potencial na reduo de espessuras de filmes, dependendo da aplicao a que se destina o produto.

Os copolmeros baseados em -olefinas superiores (hexeno-1 e octeno-1) apresentam propriedades ainda mais vantajosas. Em escala comercial, os melhores entre estes copolmeros so aqueles obtidos quando se utiliza o octeno-1 como co-monmero.

Pode-se considerar que o ponto mais delicado do PEBDL a sua caracterstica de processamento na produo de filmes. Devido a sua distribuio mais estreita de peso molecular, torna-se necessria a modificao das extrusoras para process-lo. No entanto, estas modificaes no so complexas, e exigem, geralmente, apenas uma adaptao da matriz e uma melhoria do sistema de resfriamento de ar.

O PEBDL pode ser facilmente processado em mistura com o PEBD em at 30%, sem modificaes de mquinas ou perdas de produtividade. Neste caso, as melhorias de propriedades mecnicas nos filmes ainda so significativas, permitindo considerveis redues de espessura.

A flexibilidade do processo de produo de PEBDL permite a obteno de produtos cobrindo a faixa de baixa, mdia e alta densidade. O PEBDL quando convenientemente processado (puro ou misturado ao PEBD convencional), substitui com vantagens praticamente qualquer aplicao do PEBD.

A figura abaixo mostra que o PEBDL aplicado quase que na sua totalidade em filmes.

2.5.4.2 Polietileno Metalocnico mPEBDL

Obteno atravs de catalisadores especiais que consistem em um composto metalocnico: Zr e aluminoxano;

Produo de polmeros homogneos com estreita distribuio de PM (Polidisperso = 2,0); Distribuio de co-monmeros uniforme em todas as molculas (figura abaixo); Possibilidade de maior concentrao de co-monmeros; Maior controle de densidade.

Propriedades do mPEBDL comparadas ao PEBDL: Alta rigidez mecnica e resistncia ao calor; Alta resistncia perfurao e tenacidade; Baixa opacidade e alto brilho; Melhores propriedades organolpticas; Melhor capacidade de selagem; Maior dificuldade de processamento.


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2.5.4.3 Copolmero de Etileno e Acetato de Vinila EVA

Obteno: Processo de Alta Presso; Percentual de acetato de vinila = 3 a 25%.

Observao: a quantidade de etileno (x) sempre superior que a quantidade de acetato de vinila (y).

Quanto maior o percentual de acetato de vinila: Maior a flexibilidade; Maior a densidade.

Propriedades: Excelente flexibilidade; Excelente tenacidade; Excelente transparncia; Propriedades mecnicas constantes, mesmo a baixas temperaturas; Elasticidade; Atxico; Resistncia perfurao.

n CH2 = CH2 + n CH2 = CH CH2 - CH2 - CH2 - CH. . . . . .

n

O

C = O

CH3 CH3

C = O

O

Etileno

Acetato de VinilaEVA

n CH2 = CH2 + n CH2 = CH CH2 - CH2 - CH2 - CH. . . . . .

n

O

C = O

CH3 CH3

C = O

O

Etileno

Acetato de VinilaEVA

x y

y x


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Algumas aplicaes: Filmes retrteis (strech); Filmes multicamadas; Revestimento para papel (embalagens longa vida); Revestimento para fraldas; Tubos para transfuses de sangue; Revestimento de fios; Vedaes.

2.5.4.4 Copolmero de Etileno e Metacrilato de Metila EMA

A seguir apresentada a reao de polimerizao do EMA.

Observao: a quantidade de etileno (x) sempre superior que a quantidade de metacrilato de metila (y).

Propriedades: Similares ao EVA; Maior estabilidade trmica; Produz filmes mais leves; Maior estabilidade a raios UV.

Algumas aplicaes: Embalagens mdicas; Luvas descartveis; Capas para estofamentos.

2.5.4.5 Copolmero de Etileno e lcool Vinlico EVOH

Obteno: Uma possibilidade via hidrlise no EVA, atravs de uma policondensao (figura a seguir); Outra possibilidade de obteno atravs da copolimerizao de etileno com lcool polivinlico.

n CH2 = CH2 + n CH2 = C CH2 - CH2 - CH2 - C. . . . . .

n

O

C = O

CH3 CH3

C = O

O

Etileno

Metacrilato deMetila EMA

CH3|

CH3|


n

O

C = O

CH3 CH3

C = O

O

Etileno



n

O

C = O

CH3 CH3

C = O

O

Etileno


CH3|

CH3|

x

x

y

y


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Observao: a quantidade de etileno (x) sempre superior que a quantidade lcool vinlico (y).

O lcool polivinlico (PVOH) o polmero com menor permeabilidade que existe; porm, solvel em gua e de difcil processabilidade. Isso ocorre porque a sua fora intermolecular do tipo Ponte de Hidrognio, onde nesse tipo de energia, a gua consegue entrar na estrutura do material, alm de exigir altas temperaturas no processamento.

... CH2 CH ...

OH n

PVOH

Devido aos problemas descritos anteriormente, faz-se um copolmero de PVOH com PE, conciliando assim os pontos positivos de cada um dos polmeros individuais (figura a seguir).

Propriedades: Em funo das pontes de hidrognio, o EVOH possui: boa resistncia mecnica; alta absoro de umidade; boa elasticidade (em funo das seqncias de CH2).

CH2 - CH2 - CH2 - CH. . . . . .

nCH3

C = O

O

EVA

CH2 - CH2 - CH2 - CH. . . . . .

nCH3

C = O

O

EVA

+ n H2O ... CH2 CH2 CH2 CH ...|

OH

OH|

+ C = O|CH3

EVOH cidoActico

CH2 - CH2 - CH2 - CH. . . . . .

nCH3

C = O

O

EVA

CH2 - CH2 - CH2 - CH. . . . . .

nCH3

C = O

O

EVA

CH2 - CH2 - CH2 - CH. . . . . .

nCH3

C = O

O

EVA

CH2 - CH2 - CH2 - CH. . . . . .

nCH3

C = O

O

EVA

+ n H2O ... CH2 CH2 CH2 CH ...|

OH

OH|

+ C = O|CH3

EVOH cidoActico

x y


SOCIESC

Aplicaes: em produtos multicamadas com PE (ex: embalagens rgidas para alimentos e medicamentos).

2.5.4.6 Polietileno Reticulado XLPE ou PEX

possui maior estabilidade em altas temperaturas; principal aplicao: revestimento de fios e cabos eltricos (em temperaturas at 90C)

EVOH(camada interna)PE(camada externa)

EVOH(camada interna)PE(camada externa)


ESCOLA TCNICA TUPY

Como reticular o PE?

1) Reao do PE com perxidos em alta temperatura e alta presso:

2) Reao do PE com silanos (que enxertado no reator):

Os silanos so materiais que contm Oxignio e Silcio (Si) em sua estrutura. Nesse caso, o PE reticula geralmente na extrusora devido ao calor e umidade presente.

... CH2 CH2 CH2 CH2 ...

+

... CH2 CH2 CH2 CH2 ...

... CH CH2 CH CH2 ...

... CH CH2 CH CH2 ...

o rompimento das ligaes C Hocorre devido a ao dos perxidos,

o que forma ligaes cruzadas

... CH2 CH2 CH2 CH2 ...

+

... CH2 CH2 CH2 CH2 ...

... CH CH2 CH CH2 ...

... CH CH2 CH CH2 ...

o rompimento das ligaes C Hocorre devido a ao dos perxidos,

o que forma ligaes cruzadas

n CH2 = CH2 + n SILANOS n ... CH2 CH ... |SILANO

n ... CH2 CH ... |SILANO

+ n H2O

SILANO

SILANO

SILANO

cadeia principal

cadeia principal

ligaes cruzadas

n CH2 = CH2 + n SILANOS n ... CH2 CH ... |SILANO

n ... CH2 CH ... |SILANO

+ n H2O

SILANO

SILANO

SILANO

cadeia principal

cadeia principal

ligaes cruzadas


SOCIESC

REFERNCIAS

ALBUQUERQUE, J. A. C. Planeta plstico. Porto Alegre: Sagra Luzzatto, 2000.

BLASS, Arno. Processamento de Polmeros. 2 Ed. Editora da UFSC. Florianpolis, 1988.

CALLISTER, W. D. Jr. Cincia e engenharia de materiais: uma introduo. 5.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.

CANEVAROLO JR., S. V. Cincia dos polmeros: um texto bsico para tecnlogos e engenheiros. So Paulo: Artliber, 2002.

FELTRE, R. Qumica. Qumica orgnica vol.3. So Paulo: Moderna, 1994.

MANO, Eloisa B. Introduo a polmeros. Editora Edgard Blucher, So Paulo, 1985.

MILES, D. C. Tecnologia dos Polmeros. So Paulo: Polgono (Ed. USP), 1975.

ELABORAO: Profa. Denise Santos Conti Ncleo de Materiais Polimricos da ETT

REVISO: Profa. Michele Regina Rosa Hamester Profa. Denise Santos Conti Ncleo de Materiais Polimricos da ETT

polietilenos

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