Polietileno: Estrutura, Síntese e Aplicações

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 ​ UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 
 BACHARELADO EM QUÍMICA- FFCLRP 
 
 
 
 
 
 
 JÚLIA MENDONÇA MARGATHO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 POLIETILENO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 RIBEIRÃO PRETO 
 2019 
 
2 
 RESUMO 
 
 
 
 
 
 
 O polietileno (PE) é um dos termoplásticos mais utilizado na atualidade, por ter 
baixo custo de produção e diversas funções, é utilizado para produção de sacolas 
plásticas, assentos sanitários, brinquedos, cabos, potes, embalagens para 
cosméticos, tampas, capacete, fios, chapas, rotomoldados, etc. 
O Composto é formado por uma cadeia de carbono e hidrogênio, originada através 
do etileno oriundo do petróleo, gás natural e mais atualmente do etanol, sendo sua 
cadeia representada por: (-CH2-CH-)n. Possui características mecânicas como: 
maleabilidade, resistência a altas e baixas temperaturas e pressão, capaz de 
amolecer e fluir, todas características influenciadas desde a quantidade relativa das 
fases: amorfa e cristalina, a sua síntese, configuração da cadeia, densidade e 
catálise, até os seus processos de transformação industrial, (sopro, injeção e 
extrusão). 
O presente trabalho busca apresentar o polietileno,seus tipos, suas estruturas, 
síntese, polimerização,catálise, propriedades, aplicações e algumas inovações 
vinculadas a reciclagem do polímero em discussão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 ABSTRACT 
 
 
 
 
 
 
 Polyethylene (PE) is one of the most widely used thermoplastics today, due to 
its low production cost and various functions. It is used for the production of: plastic 
bags, toilet seats, toys, cables, jars, cosmetic containers, lids, helmets. , wires, 
plates and rotomolded, etc. 
 The Compound is formed by a carbon and hydrogen chain, originated through 
ethylene from petroleum, natural gas and more currently ethanol, and its chain is 
represented by: (-CH2-CH-) n. It has mechanical characteristics such as: 
malleability, resistance to high and low temperatures and pressure, ability to soften 
and flow, all characteristics influenced from the relative amount of phases: 
amorphous and crystalline, its statistics, chain configuration, height and catalysis, 
until its industrial transformation processes (blowing, injection and extrusion). 
 This paper presents polyethylene, its types, structures, statistics, 
polymerization, catalysis, structure, properties, applications and some innovations 
related to the use and recycling of the polymer under discussion. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 SUMARIO : 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO………………………………………………………………………………...5 
 
 
CAPÍTULO I - POLÍMEROS : Matérias - Primas…………………………………………..6 
 
 
CAPÍTULO 2 - POLIETILENO………………………………………………………………..7 
 
2.1 POLIMERIZAÇÃO………………………………………………………………………....7 
 
 
CAPÍTULO III - CATÁLISE…………………………………………………………………....8 
3.1 Polietileno de baixa densidade (PEBD ou LDPE).....................................................8 
3.2 - Polietileno de alta densidade (PEAD ou HDPE).....................................................9 
3.3 - Polietileno linear de baixa densidade (PELBD ou LLDPE)....................................11 
3.4​ ​- Polietileno de ultra alto peso molecular (PEUAPM ou UHMWPE)..........................12 
3.5 - Polietileno de ultra baixa densidade (PEUBD ou ULDPE)......................................12 
 
CAPÍTULO IV - PROPRIEDADES E APLICAÇÕES:.....................................................13 
 
4.1 Polietileno de baixa densidade…………………………………………………………...17 
4.2 - Polietileno de alta densidade (PEAD ou HDPE)......................................................17 
4.3 - Polietileno linear de baixa densidade (PELBD ou LLDPE)......................................18 
4.4 Polietileno de ultra alto peso molecular (PEUAPM ou UHMWPE).............................19 
4.5 - Polietileno de ultra baixa densidade (PEUBD ou ULDPE).......................................20 
 
REFERÊNCIAS:...................................................................................................21 
 
 
 
 
5 
 
 INTRODUÇÃO 
 
 
 
 
 
 A primeira vez que o Homem trabalhou com materiais resinosos, graxas extraídas ou 
refinadas foi na Antiguidade, mais especificamente com os egípcios e romanos, para vedar 
vasilhames, carimbar papéis e colar documentos. A partir do século XVI,com o advento das 
navegações dos portugueses e espanhóis ocorreu a descoberta da borracha, e em seguida 
em 1839 o desenvolvimento do processo de vulcanização por Charles Goodyear, assim 
ocorre um marco na utilização do que conhecemos hoje por polímeros; no entanto esse 
nome só surge após o final da Primeira Guerra Mundial, pois somente em 1920, com 
Hermann Staudinger (1881-1965), que surgiu a teoria de macromolécula, até então todas as 
descobertas na área eram por acaso e por meio de regras empíricas. 
 Após a teoria de macromolécula o estudo sobre polímeros entrou em outro patamar, 
com diversas pesquisas sobre sua síntese, e todos os demais processos químicos para sua 
fabricação como os catalisadores. Como exemplo, temos os dois prêmios Nobel de química, 
um em 1974 para o professor Paul Flory (1910-1985), em reconhecimento pelos trabalhos 
sobre cinética de polimerização,polímeros em solução, viscosidade, determinação da 
massa molar, dentre outros campos; e também o prêmio Nobel dividido por Karl Ziegler 
(1898-1973) e Giuglio Natta (1903-1979), pelo desenvolvimento de catalisadores 
organometálicos para a produção de polímeros estereoregulares. 
Atualmente, os polímeros - que são compostos químicos obtidos a partir de ligações 
elementares ou monômeros os quais se repetem sucessivamente formando uma 
macromolécula- se fazem presente em todos momentos da vida humana. A super produção 
dos plásticos deve acompanhar essa grande demanda de consumo pela sociedade, assim 
podemos analisar o desenvolvimento de um país através do seu consumo de plástico. A 
Bélgica ocupa o primeiro lugar em consumo ​per capta​ de material plástico (em kg/ por 
habitante), consumindo em média 180 kg/ hab; já o Brasil que se posiciona em vigésimo 
lugar consume cerca de 25 kg/hab (fonte: CIPAD 2000/2001). 
 O polietileno (PE),um dos polímeros com cadeia mais simples, possui baixo custo de 
produção e diversas utilizações, além de ser reciclável é um dos plásticos mais consumidos 
no mundo, sendo ele o primeiro mais consumido no Brasil entre 6 tipos de plástico, 
totalizando 31,9% de um total de 6,5 milhões de toneladas de plástico. (fonte: ABIPLAST 
2016-2017). 
 Neste trabalho propõe-se expor uma breve introdução sobre as matérias - primas dos 
polímeros, para trazer um embasamento teórico a fim de desenvolver um polímero principal 
:o polietileno, seus tipos, síntese, o processo de polimerização, a catálise, suas 
propriedades e aplicações. 
 
 
 
 
 
 
6 
 
 
CAPÍTULO I - POLÍMEROS : Matérias - Primas 
 
 Os polímeros ocupam cerca de ¼ da indústria química atual, produzindo plásticos, 
borracha sintética e fibras sintetizadas.São macromoléculas com estrutura em cadeia 
geralmente constituídas por unidades básicas que se repetem, podendo ser natural, 
(celulose, amido), sintéticas, (PVC, PE) ou semi-sintéticas, (borracha vulcanizada). 
Assim, podemos analisar as fontes de matérias - primas: 
Produtos naturais: como a celulose, que está presente em quase todos os vegetais e sua 
estrutura química é constituída por unidades de glicose ligadas por átomos de oxigênio, 
formando uma longa cadeia. 
 A reação de celulose com o ácidonítrico retira as hidroxilas retira as hidroxilas, 
substituindo-as por grupos - O-NO​2​-, ​formando o nitrato de celulose. Da mesma forma 
forma-se o acetato de celulose e acetato butirato de celulose. 
Há também a borracha natural, encontrada no látex da seringueira, como uma emulsão de 
água. 
 O petróleo é a fonte mais importante para a produção de polímeros.Por meio da 
destilação fracionada do óleo cru, várias frações são separadas, sendo a mais interessante 
para a produção de polímeros o nafta, esse após pirólise ​à​ aproximadamente 800​o​C e 
catálise, é capaz de gerar frações gasosas contendo moléculas insaturadas, etileno, 
propileno,butadieno, buteno, isobuteno, etc. Todas separadas e aproveitadas para a 
produção de monômeros que gerarão cadeias poliméricas. 
Figura 1 - produção de alguns polímeros comerciais (15). 
 
 
7 
O carvão mineral também é uma importante matéria prima para os polímeros. A partir do 
gás de hulha é possível separar frações úteis, como o etileno, para a produção de 
polietileno e metano que por oxidação produz formaldeído para a produção de resinas. 
 
 
 
Figura 2 - esquema de obtenção de polímeros a partir da destilação do carvão mineral. (11). 
 
 
CAPÍTULO 2 - POLIETILENO 
 
O polietileno foi produzido industrialmente pela primeira vez na década de 1950, sendo o 
polímero de maior capacidade de consumo global desde então. 
A estrutura do polietileno é uma das mais simples dentre os hidrocarbonetos poliméricos. 
Sua estrutura plana na fase cristalina obedece a conformação zig-zag. 
 
 
 
2.1 POLIMERIZAÇÃO​: 
 
A fabricação do polietileno convencionalmente ocorre a partir do monômero eteno (C2H4), 
que se encontra no estado gasoso. Nessa reação, a dupla ligação em cada molécula de 
etileno ‘abre’ e dois dos elétrons originalmente nessa ligação são usados para formar uma 
nova ligação simples C — C com duas outras moléculas de etileno, de forma a se poderem 
obter macromoléculas de massa molecular elevada (polímero), Figura 2.1. A polimerização 
que ocorre pelo acoplamento de monômeros usando suas ligações múltiplas é chamada 
polimerização por adição. 
 
 
A reação de polimerização por adição pode ser dividida em três etapas: 
Etapa 1: um terminal da molécula com um átomo de hidrogênio facilmente separável e u 
terminal de molécula com uma ligação facilmente separável. 
Etapa 2: O hidrogênio separa-se e a ligação do outro grupo funcional dissocia-se. 
Etapa 3 : O hidrogênio forma ligação com um dos elétrons da ligação que dissociou. A 
posição de onde o hidrogênio sai e o outro elétron da ligação dissociada formam uma nova 
ligação e a cadeia é ampliada.(​Walter Michaeli​/ ​Helmut Greif​/​Hans Kaufmann​, 1992, p.29). 
 
 
https://www.blucher.com.br/autor/detalhes/walter-michaeli-611
https://www.blucher.com.br/autor/detalhes/helmut-greif-422
https://www.blucher.com.br/autor/detalhes/hans-kaufmann-413
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Figura 3 - Reação de poliadição (1) 
 
CAPÍTULO III - CATÁLISE 
 
A produção do polietileno depende das condições reacionais e do sistema catalítico (como o 
catalisador utilizado reage com a cadeia), empregado na polimerização (processo que gera 
a combinação de um grande número de molécula para formar uma macromolécula). Assim 
pode-se dividir os processos a fim de produzir cinco tipos de polietileno diferentes: 
 
- Polietileno de baixa densidade (PEBD ou LDPE) 
- Polietileno de alta densidade (PEAD ou HDPE) 
- Polietileno linear de baixa densidade (PELBD ou LLDPE) 
- Polietileno de ultra alto peso molecular (PEUAPM ou UHMWPE) 
- Polietileno de ultra baixa densidade (PEUBD ou ULDPE) 
 
3.1 Polietileno de baixa densidade (PEBD ou LDPE) 
O polietileno de baixa densidade​ é originado por meio da polimerização do eteno, através 
de reações com petróleo ou gás natural. Possui alta resistência ao impacto, tenacidade, 
flexibilidade, estabilidade, alta resistência química a solventes e baixo ponto de fusão 
devido as suas forças intermoleculares. Possui grande utilidade a​o​ setor agrícola, alimentício 
e a construção civil.​O PEBD também pode ser processado por extrusão, sopro e injeção. 
O processo de produção de PEBD utiliza pressões entre 1000 e 3000 atmosferas e 
temperaturas entre 100 e 300 °C. Temperaturas acima de 300 ºC geralmente não 
são utilizadas, pois o polímero tende a se degradar. Vários iniciadores (peróxidos 
orgânicos) têm sido usados, porém o oxigênio é o principal. A reação é altamente 
exotérmica e assim uma das principais dificuldades do processo é a remoção do 
excesso de calor do meio reacional. É gerado uma grande quantidade de 
ramificações de cadeia, as quais têm uma importante relação com as propriedades 
do polímero, pelo fato de ser uma reação exotérmica e em alta pressão. 
 O polietileno de baixa densidade é um polímero parcialmente cristalino (50 – 60%), 
cuja temperatura de fusão (Tm) está na região de 110 a 115 °C. A espectroscopia na 
 
9 
região do infravermelho revelou que o polietileno de baixa densidade contém cadeias 
ramificadas. Podem ser divididas e dois tipos de ramificações. (​ Polietileno: principais 
tipos, propriedades e aplicações- Fernanda M. B. Coutinho, Ivana L. Mello, Luiz C. 
2003, p. 1-13). 
 
Figura 4 - Ramificações devido à transferência de cadeia intermolecular. (​2​). 
Esse tipo de ramificação tem um efeito acentuado sobre a viscosidade do polímero 
em solução. Pode ser identificada pela comparação entre a viscosidade de um 
polietileno ramificado e a de um polímero linear de mesmo peso molecular. Além 
disso, a presença dessas ramificações determina o grau de cristalização, as 
temperaturas de transição afeta os parâmetros cristalográficos tais como o tamanho 
dos cristalitos. (​ Fernanda M. B. Coutinho, Ivana L. Mello, Luiz C. 2003, p. 1-13). 
Segundo tipo de ramificação: 
 
Figura 5 - mecanismo proposto para a formação de ramificações curtas no polietileno de baixa densidade 
(produzido via radicais livres).(​2​). 
Essas ramificações curtas são principalmente nbutila, porém grupos etila e n-hexila, 
em menores proporções, também são formados pela transferência de cadeia 
intramolecular​.. ​Em relação à estrutura cristalina, o PEBD, quando comparado ao 
polietileno linear, apresenta cristalitos menores, menor cristalinidade e maior 
desordem cristalina, já que as ramificações longas não podem ser bem acomodadas 
na rede cristalina. (​Fernanda M. B. Coutinho, Ivana L. Mello, Luiz C. 2003, p. 1-13). 
3.2 - Polietileno de alta densidade (PEAD ou HDPE) 
O Polietileno de alta densidade é o polímero mais utilizado mundialmente,​ é uma resina de 
alto peso molecular, ​ mais cristalino comparado ao polietileno de baixa densidade, além de 
possuir maior ponto de fusão também possui baixa reatividade química.​ ​Sua síntese ocorre 
através da polimerização do etileno em reatores de baixa pressão, processo que lhe confere 
uma estrutura molecular regular e estável. Pode- se agregar aditivos, como: 
termo-estabilizantes e antioxidantes, que geram um produto final, onde características 
fundamentais (resistência ao calor, soldabilidade e a resistência à degradação) são 
melhoradas. É utilizado para sua produção industrial o catalisador Ziegler-Natta. 
 
10 
A principal diferença entre o processo de polimerização de etileno sob baixa pressão 
e o processo sob alta pressão está no tipo de sistema iniciador usado. Os iniciadores 
(catalisadores) utilizados para polimerizar sob pressões próximas à atmosférica 
foram descobertos por Ziegler e Natta. Em geral, os processos à pressão elevada 
usam o oxigênio ou peróxidos como catalisadores, enquanto os processos à baixa 
pressão usam catalisadores derivados dos metais, como: tetracloreto de titânio em 
solução de alumínio de trietila em hexano,ou óxido de cromo sobre suporte de 
sílica-alumina. Os catalisadores Ziegler-Natta são preparados pela reação de certos 
haletos de metais de transição com reagentes organometálicos, como reagentesde 
alquil alumínio, lítio e zinco. O catalisador formado pela reação de trietilalumínio com 
tetracloreto de titânio tem sido amplamente estudado, mas outros metais (por 
exemplo, V e Zr) também se mostraram eficazes. (​Fernanda M. B. Coutinho, Ivana L. 
Mello, Luiz C. 2003, p. 1-13).
 
Figura 6 - mecanismo de reação do Ziegler-Natta.(​2​). 
Esse sistema catalítico (iniciador) é ativo o suficiente para permitir que a reação 
ocorra, inclusive, à pressão atmosférica e temperaturas inferiores a 100 °C. Nos 
processos industriais de produção, o peso molecular do polímero é controlado na 
faixa de 50.000 a 100.000 (Mn) por processo de transferência de cadeia, geralmente 
com hidrogênio. O primeiro polietileno obtido à baixa pressão foi preparado por Max 
Fischer em 1934 pela ação de Al e TiCl4. Assim o polietileno formado é linear, 
altamente cristalino (acima de 90%), pois apresenta um baixo teor de ramificações. 
Esse polímero contém menos que uma cadeia lateral por 200 átomos de carbono da 
cadeia principal, sua temperatura de fusão cristalina é aproximadamente 132 °C e 
sua densidade está entre 0,95 e 0,97 g/cm³. O peso molecular numérico médio fica 
na faixa de 50.000 a 250.000. ​No processo Phillips, a polimerização se realiza a 
baixas pressões, em torno de 50 atm, e temperaturas brandas (inferiores a 100 °C). 
Nesse processo, é empregado um catalisador suportado em alumina constituído de 
óxido de cromo, ativado por uma base. Comparado com o polietileno obtido com 
catalisadores Ziegler-Natta, o produto é menos ramificado e tem por isso maior 
densidade devido à mais alta cristalinidade​. (​Fernanda M. B. Coutinho, Ivana L. 
Mello, Luiz C. 2003, p. 1-13). 
 
11 
Figura 7 - Mecanismo do processo Phillips.(6​) 
 
 
 ​ 3.3 - Polietileno linear de baixa densidade (PELBD ou LLDPE) 
O polietileno linear de baixa densidade é um polímero linear com ramificações curtas por 
copolimerização( tipo de polimerização a partir da mistura de dois ou mais monômeros) de 
eteno com olefinas de cadeia mais longa. É produzido a temperaturas e pressões mais 
baixas. A produção de PELBD é iniciada por catalisadores de metais de transição, 
particularmente o catalisador do tipo Ziegler ou Philips. O PEBDL tem maior resistência à 
tração e maior resistência ao impacto e à perfuração do que o PEBD.É muito flexível, possui 
baixa viscosidade e alonga sob estresse além de possuir boa resistência a produtos 
químicos. 
 O polietileno linear de baixa densidade (PELBD) é um copolímero de etileno com 
uma a-olefina (propeno, 1-buteno, 1-hexeno ou 1-octeno). O PELDB apresenta 
estrutura molecular de cadeias lineares com ramificações curtas e distribuição de 
peso molecular estreita quando comparada com a do polietileno de baixa densidade. 
Sua catálise se dá por metais de transição a baixas pressões e temperaturas, a 
polimerização ocorre pelo mecanismo de coordenação aniônica. A propagação se dá 
por coordenação e inserção do monômero na ligação metal de transição-carbono. 
Essas ligações podem ser geradas por alquilação de um composto de metal de 
transição usando um alquil-alumínio. A redução do catalisador CrO3/SiO2 por uma 
olefina pode também fornecer sítios para polimerização. Compostos de metal de 
transição, mesmo os de baixo número de oxidação, ou seja, TiCl2, são capazes de 
atuar como catalisadores. Seu peso molecular pode ser controlado pela temperatura 
da reação e pela concentração de agente de transferência de cadeia. O tipo de 
catalisador empregado na polimerização tem um efeito significativo sobre a 
distribuição das ramificações de cadeias curtas. Essa distribuição é função da 
estrutura e dos centros ativos do catalisador, além das condições de polimerização. 
Toda molécula de monômero que é inserida na cadeia polimérica sofre a influência 
do catalisador. ​ (​Fernanda M. B. Coutinho, Ivana L. Mello, Luiz C. 2003, p. 1-13). 
 
 ​ Figura 8 - Tipos de ramificações (PELBD e PEBD) (2) 
 
12 
 
3.4​ ​- Polietileno de ultra alto peso molecular (PEUAPM ou UHMWPE) 
 
O polietileno de ultra alto peso molecular é produzido através do gás eteno, é um polímero 
semicristalino, de poucas ramificações e de média densidade. Por ter elevado peso 
molecular é classificado como um plástico de engenharia com alto valor de desempenho 
relacionado a sua maior viscosidade e menor índice de fluidez, apresenta propriedades 
mecânicas como alta resistência a abrasão e ao impacto. Esse tipo de polietileno é 
comercializado em forma de pó, em resinas. Para a determinação do seu peso molecular 
médio são utilizadas técnicas, como: Viscosidade Intrínseca (IV) e Cromatografia de 
Permeação em Gel (GPC). Para a síntese é utilizado o catalisador do tipo Ziegler-Natta 
numa polimerização à baixa pressão. 
 
O processo de polimerização do PEUAPM emprega um catalisador Ziegler-Natta 
similar ao utilizado para o PEAD convencional. O processo pode ser em batelada ou 
contínuo. A maioria dos PEUAPM é produzida pelo processo em lama, porém tanto a 
polimerização em solução quanto em massa são aplicáveis. O polímero é obtido 
como um pó fino que pode ser extrusado ou moldado por compressão. A 
polimerização é efetuada em uma ou mais etapas, utilizando-se um solvente inerte 
tipo hidrocarboneto, como isobutano, pentano ou hexano. A pressão utilizada fica 
entre a pressão atmosférica e 30 kgf/cm² e a temperatura de polimerização não 
ultrapassa 200 °C. O sistema catalítico empregado é um catalisador sólido, 
constituído por um composto de magnésio e um composto de titânio e utiliza como 
co-catalisador um trialquilalumínio. 
Em relação à estrutura química, o PEUAPM e o PEAD são muito parecidos, sendo 
ambos polímeros de cadeia essencialmente linear. O peso molecular do PEAD 
raramente ultrapassa 500.000, enquanto que, o PEUAPM atinge valores de peso 
molecular viscosimétrico médio em torno de 3x10^6. (​Fernanda M. B. Coutinho, 
Ivana L. Mello, Luiz C. 2003, p. 1-13). 
 
3.5 - Polietileno de ultra baixa densidade (PEUBD ou ULDPE) 
O polietileno de ultra baixa densidade é um copolímero estruturado linearmente e com 
uma densidade menor que 0,880 g por polegada.Esse termoplástico é semicristalino 
(normalmente 50% cristalino), esbranquiçado e semitransparente , é macio, flexível e fortes, 
mesmo em baixas temperaturas.Apresentam excelentes propriedades elétricas, mas uma 
pequena resistência ao calor, é muito estável a substâncias químicas.O PEUBD é utilizado 
​​principalmente como modificadores de impacto para outras poliolefinas. 
Desde o início das pesquisas sobre a síntese de polietilenos com catalisadores 
Ziegler-Natta, existe o desejo de se criar progressivamente materiais, com 
densidades mais baixas, por copolimerização. Entre o final de 1993 e início de 1994, 
foram lançados no mercado mundial diferentes tipos de resinas poliolefínicas 
sintetizadas com catalisadores metalocênicos. Dentre esses tipos, os copolímeros de 
etileno e 1-octeno, com teores acima de 20% em massa de comonômero, 
apresentam propriedades que os distingüem dos materiais elastoméricos 
 
13 
convencionais devido à presença de ramificações longas e ao alto teor de 1-octeno 
incorporado. Tais características tornam a densidade do material muito baixa e, em 
conseqüência, melhoram a reologia do fundido, elevam as propriedades físicas, 
reduzem o módulo, aumentam a resistência ao impacto, aumentam a transparência e 
facilitam o processamento. O PEUBD é o mais novo membro da família do 
polietileno. O tipo de comonômero, ou seja, o comprimento das ramificações e o teor 
de comonômero, determina as propriedades do produto. É um polietileno com 
densidade aproximadamente igual a 0,865 g/cm³ e oferece maior resistência, mais 
flexibilidade e melhores propriedades ópticas em relação ao PELBD. Os 
catalisadores metalocênicos apresentam alta capacidade de incorporação de 
comonômeros a-olefínicos na cadeia polimérica, quando empregados em 
copolimerização. Devido a esse comportamento, os metalocenos dão origem a 
homopolímeros de etileno contendoramificações longas, geradas a partir da 
incorporação de cadeias polietilênicas já terminadas.​ (​Fernanda M. B. Coutinho, 
Ivana L. Mello, Luiz C. 2003, p. 1-13). 
 
CAPÍTULO IV - PROPRIEDADES E APLICAÇÕES: 
 
As propriedades mecânicas dos polímeros são consideradas as mais importantes para a 
definição de sua aplicação. 
Os fatores estruturais definem as propriedades mecânicas, térmicas, químicas, elétricas e 
ópticas, como: peso molecular, ligação cruzada e ramificação, cristalinidade e orientação 
molecular. 
Algumas variáveis externas também interferem nessas propriedades: temperatura, tempo, 
freqüência da taxa de tensão ou deformação, amplitude de tensão e deformação,tipo de 
deformação (cisalhamento, tensão biaxial), tratamento por aquecimento ou história térmica, 
natureza da atmosfera circundante e pressão. 
É importante ressaltar algumas propriedades mecânicas e térmicas importantes para o 
polietileno: 
 
Transição Vítrea: A transição Vítrea (Tg) é uma importante propriedade para a 
caracterização dos plásticos. Está relacionada com o efeito térmico da região amorfa dos 
polímeros avaliando rigidez ou flexibilidade ao material. 
 A transição é de segunda ordem e apresenta a temperatura em que à mobilidade 
das cadeias moleculares, devido à rotação de grupos laterais em torno de ligações 
primárias, se torna restrita pela coesão intermolecular. Abaixo da temperatura de 
transição vítrea, Tg, desaparece a mobilidade das cadeias macromoleculares, e o 
material se torna mais rígido. Todas as borrachas tem Tg abaixo da temperatura 
ambiente; nos polímeros de uso geral, Tg não ultrapassa 110°C. A razão entre Tg e 
Tm (temperatura de fusão cristalina), está entre 0,5 e 0,8. As ramificações da cadeia 
da cadeia aumentam a mobilidade e assim, abaixam a Tg. No HDPE, sem 
ramificações a Tg se refere a movimentos de segmentos da cadeia que somente 
ocorrem a temperaturas muito mais baixas, e das extremidades da macromolécula. 
(Eloisa Biasotto Mano, 2003, p.25). 
 
 
 
14 
Alongamento na Ruptura: O alongamento na ruptura demonstra, percentualmente, o 
comprimento da peça ao sofrer uma certa tração no momento em que ocorre a sua ruptura. 
 
(...) Observa-se que grandes alongamentos na ruptura (até de 900%) são uma 
característica dos polímeros em geral, e das borrachas, em particular, em 
especialmente da borracha natural.(Eloisa Biasotto Mano, 2003, p.10). 
 
 
Tabela 1 - alongamento na ruptura de alguns polímeros - (13). 
 
Resistência à flexão: A resistência à flexão representa a tensão máxima aplicada na 
superfície de uma barra quando o material, no caso polímero, está sujeito a dobramento. 
É expressa em Kgf/mm^2. 
 
15 
 
Tabela 2 - Resistência à Flexão de alguns polímeros (13). 
 
 
Densidade: Para analisar materiais poliméricos pode-se utilizar a massa por unidade de 
volume, a uma certa temperatura (massa específica, usualmente em g/cm^3, kg/m^3), ou a 
densidade relativa, sendo esta o quociente de duas massas específicas. A densidade do 
material está relacionada a sua organização molecular, portanto regiões amorfas são mais 
volumosas do que as regiões cristalinas, que são mais compactas. Pode-se analisar que 
grande parte dos materiais poliméricos, assim como o polietileno, apresentam densidade 
entre 0,9 e 1,5. 
 
 
16 
 
Tabela 3 - Densidade de alguns polímeros - (13). 
 
 
 Em geral pode-se apresentar as seguintes características: 
 
Tabela 4 - Algumas propriedades de diferentes tipos de Polietileno. (2) 
 
 
17 
4.1 Polietileno de baixa densidade 
 
Possui tenacidade, alta resistência ao impacto, alta flexibilidade, boa processabilidade, 
estabilidade e boas propriedades elétricas.Apesar de ser altamente resistente à água e a 
algumas soluções aquosas, inclusive a altas temperaturas, o PEBD é atacado lentamente 
por agentes oxidantes. Além disso, solventes alifáticos, aromáticos e clorados, causam 
inchamento a temperatura ambiente. 
O PEBD pode ser processado por extrusão, moldagem por sopro e moldagem por injeção. 
Assim sendo, é aplicado como filmes para embalagens industriais e agrícolas, filmes 
destinados a embalagens de alimentos líquidos e sólidos, filmes laminados e plastificados 
para alimentos, embalagens para produtos farmacêuticos e hospitalares, brinquedos e 
utilidades domésticas, revestimento de fios e cabos, tubos e mangueiras. 
 
 
 
Tabela 5: Propriedades Físicas do PEBD (2) 
 
4.2 - Polietileno de alta densidade (PEAD ou HDPE)
 
O PEAD exibe baixa reatividade química. O material é estável em soluções alcalinas de 
qualquer concentração e em soluções salinas, independente do pH.Ele não é solúvel em 
temperatura ambiente com nenhum solvente conhecido, mesmo que alguns solventes, 
como xileno, por exemplo, causem um efeito de inchamento.Em altas temperaturas, o 
polietileno de alta densidade se dissolve em alguns hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos. 
Porém, mesmo assim podemos considerar que o PEAD é relativamente resistente ao calor. 
O peso molecular tem influência sobre as propriedades do PEAD, principalmente devido ao 
seu efeito na cinética de cristalização, cristalinidade final e ao caráter morfológico da 
amostra. O efeito do peso molecular depende de sua extensão. O PEAD de baixo peso 
molecular é frágil e quebra sob baixas deformações. É ​resistente a altas temperaturas, alta 
resistência à tensão,compressão, tração,baixa densidade em comparação com metais e 
outros materiais e é ​Impermeável​. ​O PEAD possui diversas aplicações, como para a 
fabricação de contentores, bombonas, fitas para lacre de embalagens e materiais 
hospitalares. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Permeabilidade
18 
 
Tabela 6 : Propriedades Físicas do PEAD (2) 
4.3 - Polietileno linear de baixa densidade (PELBD ou LLDPE) 
O PELBD possui propriedades entre as do PEBD e as do PEAD. O PELBD é mais cristalino 
comparado ao PEBD devido ao baixo teor de ramificações curtas e da ausência de 
ramificações longas. Possui rigidez, densidade, dureza e resistência à tração muito 
próximas ao PEBD.Possui maior resistência ao cisalhamento e grande suscetibilidade a 
fraturas, tornando seu processamento dificil.No entanto possui boa caracterista mecanica 
para a produção de filmes e boa característica óptica, além possuir elevada capacidade de 
selagem a quente. É utilizado a partir de extrusão para filmes tubulares para embalagem de 
pães e aves, também para filmes de uso industrial, fraldas descartáveis e absorventes, 
lonas em geral, brinquedos, artigos farmacêuticos e hospitalares, revestimento de fios e 
cabos. 
 
19 
 
Tabela 7 - Propriedades físicas do PELBD comparadas ao PEBD. (2) 
4.4 Polietileno de ultra alto peso molecular (PEUAPM ou UHMWPE) 
O Polietileno de ultra alto peso molecular possui propriedades como: média cristalinidade, 
aproximadamente 45%, alta densidade (0,93-0,94 g/cm³), é um termoplástico branco e 
opaco, com uma temperatura de transição vítrea (Tg) que varia entre –100 °C e –125 °C e 
uma temperatura de fusão (Tm) de 135 °C.Possui alta resistência a abrasão,alta resistência 
à fadiga cíclica,à fratura por impacto,alta dureza e baixo coeficiente de atrito, alta 
resistência ao tenso-fissuramento e alta resistência química. É utilizado para a fabricação 
de revestimento de máquinas para a indústria de alimentos e mineração, componentes de 
bombas para líquidos corrosivos, engrenagens, revestimentos de pistas e pisos para 
esporte, na medicina para implantes, ossos artificiais, e até cepos para corte de carne. 
Tabela 8 - comparação do PEUAPM com os demais PEs (2) 
 
20 
 
4.5 - Polietileno de ultra baixa densidade (PEUBD ou ULDPE) 
O Polietileno de ultra baixa densidade​ ​é normalmente adicionado a outros tipos de 
polietileno a fim de melhorar suas características mecânicas como a resistência ao 
rasgamento e ao impacto, além de aumentar a flexibilidade a altas temperaturas. Quando 
comparado ao PEAD, notasse que o peso molecular é mais estreito,ou seja, menor peso, e 
já seu calor de fusão é menor comparado ao PEBD.É utilizado como resina modificadora, 
para melhorar as características do outros PE’s, como citado anteriormente, e são ideais 
para produzir filmes para embalagens de líquidos, por apresentar alta resistência ao rasgo. 
 
Tabela 9 - Influência do teor de conomero sobre as propriedade mecânicas do PEUBD​. (2) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 CONCLUSÃO: 
 
 
 
 
Pode-se concluir que o polietileno, embora seja um dos polímeros mais simples, é ao 
mesmo tempo um polímero de grande complexidade ao comparar todos os seus tipos, 
catálise, polimerização e propriedades mecânicas, químicas, ópticas, térmicas entre outras. 
Além de, cada um possuir uma aplicação diferente em uma grande gama de áreas, desde 
simples embalagens, brinquedos até equipamentos industriais e implantes na área médica. 
Com isso, o polietileno é um polímero que revolucionou a história da humanidade, alterando 
o estilo de vida e até mesmo o cotidiano da sociedade. Por se tornar um material de 
inúmeras aplicações, possibilitando processos industriais, armazenamento de alimentos, 
preservação de materiais perecíveis ou frágeis, avanços na medicina, entre outros inúmeros 
avanços que só foram possíveis através do estudo, pesquisa e desenvolvimento desse 
polímero, o polietileno é claramente um do grandes avanços da tecnologia e da ciência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 ​REFERÊNCIAS: 
 
 
 
 
 
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10-“ESTUDO DO POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE RECICLADO PARA USO EM 
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