Polietilene

Ilpolietilene(in siglaPE), è il più semplice deipolimerisintetici ed è la più comune fra lematerie plastiche.
Ha formula chimica (-C2H4-)ndove 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 resinatermoplastica, 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.
Il polietilene è stato sintetizzato per la prima voltaaccidentalmentedal chimico tedescoHans von Pechmannnel1898, mentre riscaldava deldiazometano. I suoi colleghiEugen BambergereFriedrich Tschirneranalizzarono la sostanza bianca simile a cera sulle pareti del contenitore, scoprirono che conteneva delle lunghe catene di -CH2-, e decisero di chiamarlapolimetilene.
La prima sintesi industriale fu ottenuta (ancora accidentalmente) daEric FawcetteReginald GibsonallaICI Chemicalsnel1933. Il polietilene si era formato applicando una pressione di diverse centinaia di atmosfere su un contenitore contenente etilene ebenzaldeide; anche stavolta notarono un materiale simile a cera sulle pareti del contenitore. La reazione era stata tuttavia innescata da tracce diossigenocontenute nel contenitore e non fu possibile replicarla con successo fino al1935, 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 del1939ebbe inizio la produzione industriale, che fu interamente assorbita dalle necessità belliche (in particolare nelle tecniche collegate alradar).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 numerosicatalizzatoriche ne hanno permesso la sintesi a temperature e pressioni più blande. Il primo di questi era basato sulbiossido di cromo, fu scoperto nel1951daRobert BankseJohn Paul HoganallaPhillips Petroleum. Nel1953, il chimico tedescoKarl Zieglersviluppò un sistema catalitico basato sualogenuridititanioe composti organici dell'alluminio che lavoravano a condizioni ancora più basse deicatalizzatori Phillips.Questi ultimi, tuttavia, erano meno costosi e più facilmente maneggiabili; entrambi i sistemi vennero quindi usati nella sintesi industriale per la produzione diHDPE.
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 nel1957, quando prese piede negliStati Unitiun anello di polietilene colorato, l'hula hoop.
Un terzo sistema catalitico, basato suimetalloceni, fu scoperto nel1976in Germania daWalter KaminskyeHansjörg Sinn. Le catalisi a metalloceni e quellaZieglerhanno entrambe dimostrato un'ottima flessibilità nella sintesi di miscele di etene ealfa-olefinegettando le basi della attuale vasta gamma di polietilene. Alcune di queste resine, come la fibraDyneema, hanno cominciato a rimpiazzare materiali quali ilkevlarladdove sono richieste eccellenti proprietà meccaniche diresistenzaatrazione.
In base alla distribuzione dei pesi molecolari e al grado di ramificazione si ottengono tipi di polietilene con proprietà e usi differenti:
Il polietilene si sintetizza a partire dall'etilenesecondo la reazione:n(CH2=CH2)⟶[−CH2−CH2−]n{\displaystyle {\ce {n (CH2=CH2)-> [-CH2-CH2-]_n}}}La molecola dell'etilene è caratterizzata daldoppio legamefra gli atomi di carbonio che la rende particolarmente stabile; per tale motivo la reazione di polimerizzazione necessita di condizioni di reazione particolari.
Per la produzione industriale le possibilità sono:
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" (opluriball).
Altri impieghi: