Polietilenos modificados - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

Las propiedades de PE se pueden adaptar para satisfacer las necesidades de una aplicación particular mediante una variedad de métodos diferentes. La modificación química, la copolimerización y la composición pueden alterar drásticamente las propiedades específicas. El homopolímero en sí tiene una gama de propiedades que dependen del peso molecular, el número y la longitud de las ramas laterales, el grado de cristalinidad y la presencia de aditivos tales como cargas o agentes de refuerzo. Es posible una modificación adicional por sustitución química de átomos de hidrógeno; esto ocurre preferentemente en los carbonos terciarios de un punto de ramificación y principalmente implica cloración, sulfonación, fosforilación y combinaciones intermedias.

La primera patente sobre la cloración de PE se otorgó a ICI en 1938. El CPE se polimeriza sustituyendo átomos de hidrógeno seleccionados en la columna vertebral de HDPE o LDPE con cloro. La cloración puede ocurrir en la fase gaseosa, en solución o como una emulsión. En la fase de solución, la cloración es aleatoria, mientras que el proceso de emulsión puede resultar en una cloración desigual debido a las regiones cristalinas. El proceso de cloración generalmente ocurre por un mecanismo de radicales libres, donde el radical libre de cloro es catalizado por luz ultravioleta o iniciadores.

Curiosamente, las propiedades del CPE se pueden ajustar a casi cualquier posición intermedia entre PE y PVC variando las propiedades del PE original y el grado y la táctica de la sustitución del cloro. Dado que la introducción de cloro reduce la regularidad del PE, la cristalinidad se interrumpe y, hasta un nivel de cloro del 20%, el material modificado es gomoso (si el cloro se sustituyó al azar). Cuando el nivel de cloro alcanza el 45% (acercándose al PVC), el material es rígido a temperatura ambiente. Típicamente, el HDPE se clora a un contenido de cloro del 23 al 48%. Una vez que la sustitución de cloro alcanza el 50%, el polímero es idéntico al PVC, aunque la ruta de polimerización difiere. El mayor uso de CPE es como agente de mezcla con PVC para promover la flexibilidad y la estabilidad térmica para una mayor facilidad de procesamiento. La combinación de CPE con PVC esencialmente plastifica el PVC sin agregar una insaturación de doble enlace prevalente con PVC modificado con caucho y da como resultado un polímero más resistente a la intemperie y estable a los rayos UV. Si bien el PVC rígido es demasiado frágil para ser mecanizado, la adición de tan solo tres a seis partes por cien CPE en PVC permite aserrar, perforar y clavar perfiles extruidos como láminas, películas y tubos. Las mezclas de mayor contenido de CPE dan como resultado una mayor resistencia al impacto del PVC y se convierten en películas flexibles que no tienen problemas de migración de plastificantes. Estas películas encuentran aplicaciones en techos, estanques de tratamiento de agua y alcantarillado, cubiertas y películas de sellado en la construcción de edificios. El CPE se usa en aplicaciones altamente llenas, a menudo usando CaCO3 como relleno, y encuentra uso como homopolímero en láminas industriales, aislamientos de cables y alambres, y aplicaciones de soluciones. Cuando el PE reacciona con cloro en presencia de dióxido de azufre, se produce una sustitución de clorosulfonilo, produciendo un elastómero.

La clorosulfonación introduce el grupo SO polar y reticulable en la cadena polimérica, con la inevitable introducción de átomos de cloro también. El método más común consiste en exponer el LDPE, que se ha solubilizado en un hidrocarburo clorado, a SO y Cl en presencia de radiación UV o de alta energía. Tanto lineal

y se usan PE ramificados, y los CSPE contienen 29 a 43% de cloro y 1 a 1.5% de azufre. Como en el caso de los CPE, la introducción de funcionalidades de Cl y SO reduce la regularidad de la estructura de PE, por lo tanto, reduce el grado de cristalinidad, y el polímero resultante es más elastomérico que el homopolímero no modificado. El CSPE se utiliza en aplicaciones de revestimiento protector, como el revestimiento para equipos de procesamiento químico, como revestimientos y cubiertas para estanques de contención de residuos, como revestimiento de cables y aislamiento de cables, fundas de bujías, mangueras de presión de dirección asistida y en la fabricación de elastómeros.

Los PE fosforilados tienen mayor resistencia al ozono y al calor que los copolímeros de etileno propileno debido a la naturaleza ignífuga que proporciona el fósforo.

El ácido acrílico se puede copolimerizar con polietileno para formar un copolímero de ácido etileno-acrílico (EAA) mediante polimerización por adición o crecimiento de cadena. Es estructuralmente similar al etileno-acetato de vinilo, pero con grupos ácidos fuera del esqueleto. La concentración de grupos de ácido acrílico está generalmente en el rango de 3 a 20%. Los grupos ácidos se hacen reaccionar luego con una base que contiene metal, como metóxido de sodio o acetato de magnesio, para formar la sal metálica como se muestra. Los grupos iónicos pueden asociarse entre sí formando un enlace cruzado entre cadenas. Los materiales resultantes se denominan ionómeros en referencia a los enlaces iónicos formados.