Il polietilene lineare a bassa densità (LLDPE) si differenzia strutturalmente dal polietilene a bassa densità (LDPE) comune per l'assenza di ramificazioni a catena lunga. La linearità dell'LLDPE dipende dai diversi processi di produzione e lavorazione utilizzati per la sua produzione e per quella del LDPE. L'LLDPE viene solitamente ottenuto mediante copolimerizzazione di etilene e olefine alfa superiori come butene, esene o ottene a basse temperature e pressioni. Il polimero LLDPE prodotto tramite copolimerizzazione presenta una distribuzione del peso molecolare più ristretta rispetto al LDPE comune e, allo stesso tempo, una struttura lineare che gli conferisce proprietà reologiche differenti.
proprietà di flusso del fuso
Le caratteristiche di fluidità allo stato fuso del LLDPE si adattano ai requisiti del nuovo processo, in particolare al processo di estrusione di film, che consente di produrre prodotti in LLDPE di alta qualità. Il LLDPE è utilizzato in tutti i mercati tradizionali del polietilene. Le sue proprietà migliorate di allungamento, penetrazione, resistenza agli urti e allo strappo rendono il LLDPE adatto alla produzione di film. La sua eccellente resistenza alla fessurazione da stress ambientale, la resistenza agli urti a basse temperature e la resistenza alla deformazione rendono il LLDPE interessante per l'estrusione di tubi e lastre e per tutte le applicazioni di stampaggio. L'applicazione più recente del LLDPE è come pacciame per discariche e rivestimento per bacini di depurazione.
Produzione e caratteristiche
La produzione di LLDPE inizia con catalizzatori a base di metalli di transizione, in particolare del tipo Ziegler o Phillips. Nuovi processi basati su catalizzatori derivati da metalli cicloolefinici rappresentano un'altra opzione per la produzione di LLDPE. La reazione di polimerizzazione vera e propria può essere condotta in reattori in soluzione o in fase gassosa. Tipicamente, l'ottene viene copolimerizzato con etilene e butene in un reattore in soluzione. L'esene e l'etilene vengono polimerizzati in un reattore in fase gassosa. La resina LLDPE prodotta nel reattore in fase gassosa si presenta in forma particolata e può essere venduta come polvere o ulteriormente lavorata in pellet. Una nuova generazione di super LLDPE a base di esene e ottene è stata sviluppata da Mobile e Union Carbide. Aziende come Novacor e Dow Plastics hanno lanciato sul mercato questi materiali. Tali materiali presentano un elevato limite di tenacità e nuove potenzialità per applicazioni di rimozione automatica dei sacchi. Negli ultimi anni è apparsa anche una resina di PE a bassissima densità (densità inferiore a 0,910 g/cm³). Il VLDPES possiede flessibilità e morbidezza che l'LLDPE non è in grado di raggiungere. Le proprietà delle resine si riflettono generalmente nell'indice di fluidità e nella densità. L'indice di fluidità riflette il peso molecolare medio della resina ed è controllato principalmente dalla temperatura di reazione. Il peso molecolare medio è indipendente dalla distribuzione del peso molecolare (MWD). La scelta del catalizzatore influenza la MWD. La densità è determinata dalla concentrazione del comonomero nella catena di polietilene. La concentrazione del comonomero controlla il numero di ramificazioni a catena corta (la cui lunghezza dipende dal tipo di comonomero) e quindi controlla la densità della resina. Maggiore è la concentrazione del comonomero, minore è la densità della resina. Strutturalmente, il LLDPE si differenzia dal LDPE per il numero e il tipo di ramificazioni: il LDPE ad alta pressione presenta ramificazioni lunghe, mentre il LDPE lineare ha solo ramificazioni corte.
elaborazione
Sia il LDPE che l'LLDPE hanno un'eccellente reologia o fluidità allo stato fuso. L'LLDPE ha una minore sensibilità al taglio a causa della sua stretta distribuzione del peso molecolare e delle brevi ramificazioni di catena. Durante il taglio (ad esempio l'estrusione), l'LLDPE mantiene una maggiore viscosità ed è quindi più difficile da lavorare rispetto all'LDPE con lo stesso indice di fluidità. Nell'estrusione, la minore sensibilità al taglio dell'LLDPE consente un rilassamento più rapido delle tensioni delle catene molecolari del polimero e quindi una ridotta sensibilità delle proprietà fisiche alle variazioni del rapporto di espansione. Nell'estensione allo stato fuso, l'LLDPE varia in funzione delle varie deformazioni. Generalmente ha una viscosità inferiore ad alta velocità. Ovvero, non si indurisce per deformazione quando viene allungato come l'LDPE. Aumenta con la velocità di deformazione del polietilene. L'LDPE mostra un sorprendente aumento di viscosità, causato dall'intreccio delle catene molecolari. Questo fenomeno non si osserva nell'LLDPE perché la mancanza di lunghe ramificazioni di catena nell'LLDPE mantiene il polimero libero da intrecci. Questa proprietà è estremamente importante per le applicazioni in film sottili. Poiché i film di LLDPE possono essere facilmente realizzati con spessori ridotti, mantenendo al contempo elevata resistenza e tenacità, le proprietà reologiche dell'LLDPE possono essere riassunte come "rigido al taglio" e "morbido all'estensione".
Data di pubblicazione: 21 ottobre 2022