El Polietileno de baja densidad (low density polyethylene, LDPE), A veces llamado polietileno de baja densidad y alta presión (high pressure low density polyethylene, HPLDP) para diferenciarlo del polietileno de baja densidad y baja presión (low pressure low density polyethylene, LPLDPE) o del polietileno lineal de baja densidad (linear low density polyethylene, LLDPE). El LDPE se hace comúnmente por polimerización del etileno a alta presión para formar moléculas de polietileno:
El resultado es un polímero termoplástico de cadena larga altamente ramificado con una densidad de 0.915 a 0.925 g/cm3 y peso molecular de hasta 4 x 10^6. El proceso también es capaz de producir polietileno de densidad media (médium density polyethylene, MDPE) de hasta aproximadamente 0.935g/cm3. La figura LDPE.1 ilustra las diferencias encontradas entre las moléculas de LDPE, LLDPEL y HDPE.
El LDPE se produce por polimerización del etileno a través de radicales libres y a presión y temperaturas elevadas. Las temperaturas varían de 150 a 300°C. Las presiones abarcan desde los 103 a 345 Mpa. El proceso de polimerización conlleva tres pasos básicos; iniciación, propagación y terminación.
La iniciación requiere de un iniciador, usualmente un peróxido, que se descompone térmicamente en radicales libres 1), los cuales reaccionan con el etileno 2)
Iniciador (R)₂-----------------2R’ _____________ 1)
R¹ + CH₂-CH₂----------------- RCH₂CH₂’ _________2)
La propagación ocurre a medida que prosigue la reacción 3)
RCH₂CH₂’ + ‘CH₂CH₂R----------- RCH₂CH₂CH₂CH₂'__ 3)
La terminación de una cadena en crecimiento ocurre cuando se combinan dos grupos de radicales libres 4) o cuando un radical hidrogeno se transfiere de una cadena a otra 5).
RCH₂CH₂’ + ‘CH₂CH₂R ----------- RCH₂CH₂CH₂CH₂R ___4)
RCH₂CH₂’ + ‘CH₂CH₂R ----------- RCH₂CH₃ + RCHCH₂____ 5)
Se utilizan dos métodos comercialmente para la producción del LDPE: en autoclave y en tubo.
En ambos procesos, los separadores descendentes del reactor operan a presiones mas baja, separando el etileno que no reacciono del polímero. Solo de un 10 a un 30% del etileno es convertido en polietileno por paso a través del reactor. Del separador, se extruye el polietileno fundido a través de una nodulizadora sumergida en agua para formar gránulos o “pellets”. Éstos son secados y almacenados en silos hasta que son cargados en vagones de ferrocarril, cajas o bolsas.
La propiedad térmica en intervalo de fusión con una temperatura máxima de fusión de 106 a 112°C este intervalo amplio de temperatura le permite operaciones de termosellado rápido.
La temperatura de Transición vítrea Tg está muy por debajo de la temperatura ambiente, explicando así la naturaleza flexible y blanda del polímero. La combinación de fases cristalinas y amorfas hace difícil la determinación de la Tg. Sin embargo, puede decirse que hay transiciones moleculares significativas a aproximadamente -20 y -125°C.
Las propiedades mecánicas en el estado fundido son afectadas en su mayor parte por el peso molecular y la distribución de pesos moleculares. El peso molecular promedio se mide rutinariamente mediante el índice de fusión o por cromatografía de permeacion en gel.
El alto peso molecular da por resultado una rapidez de flujo baja e índices de fusión bajos, de modo que el peso molecular es inversamente proporcional al índice de fusión.
Las propiedades mecánicas en la fase solida son afectadas en su mayor parte por el peso molecular y un poco por la distribución de pesos moleculares.
Las propiedades ópticas son afectadas por el peso molecular y la densidad. Las moléculas de alto peso molecular producen una superficie rugosa de poco brillo. Los polietilenos de más alta densidad provocan una apariencia nebulosa. Las condiciones de fabricación tienen un efecto significativo sobre la óptica.
Las propiedades ambientales están sujetas a la degradación térmica y ultravioleta. No obstante, se cuenta con aditivos que pueden prolongar el servicio a la intemperie hasta por varios años.
En sus aplicaciones mas comunes se encuentran las bolsas para alimento y vestir. Los sustratos por extrusión con LDPE se usan en cartones para leche y muchas aplicaciones en el empacado de alimentos. Los recipientes moldeados por soplados se emplean para envasar leche y productos químicos. Los artículos moldeados por inyección enseres domésticos, tapas para latas, juguetes y cubetas. Otros usos importantes incluyen el forrado de cables y alambres, el soporte de alfombras y la esponja para salvavidas o el empaque para cojines.
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