O PEAD (polietileno de alta densidade) está presente no mercado de materiais comerciais há pouco mais de 70 anos. Foi um dos primeiros desenvolvimentos em termoplásticos sintéticos. Dado seu longo histórico, poderia se presumir que entendemos tudo o que há para saber sobre esse polímero. No entanto, fico constantemente surpreso com a confusão que existe em relação a duas propriedades-chave que descrevem as propriedades e o desempenho do PEAD. Essas propriedades são a densidade e o peso molecular.
Densidade e Peso Molecular
O peso molecular é tipicamente capturado por um número conhecido como índice de fusão ou taxa de fluxo em massa. Quanto maior o índice de fusão do material, menor será o peso molecular médio do polímero. Se você perguntar a um processador que tipo de PEAD ele está utilizando, uma resposta típica será: “Estou utilizando um polímero com índice de fusão de 7, densidade de 0,953”. Tradução: um material com um índice de fusão nominal de 7 g/10 min. e uma densidade de 0,953 gramas/cm3. Esses dois números transmitem muitas informações sobre o equilíbrio de propriedades que podem ser obtidas a partir das peças moldadas nesse material.Equilíbrio de Propriedades
Embora os moldadores possam conhecer, por experiência, o que funciona para uma determinada aplicação, muitas vezes não sabem o porquê. Eles tendem a pensar no índice de fusão como um medidor de processabilidade e muitas vezes acreditam que o peso molecular e a densidade estão ligados, quando na verdade podem ser variados independentemente um do outro. Parte da confusão é compreensível. A capacidade de especificar a densidade como uma propriedade de um material pode ser única para o polietileno. Para a maioria dos polímeros, a menos que sejam preenchidos, a densidade é essencialmente uma propriedade inerente do material.Variabilidade da Densidade
Não há uma relação direta entre a densidade e o peso das moléculas individuais que compõem a peça. Se você observar várias fichas técnicas de PEAD, verá que existem materiais de baixa densidade com valores altos e baixos para o índice de fusão e há materiais de alta densidade com a mesma faixa de valores de índice de fusão. Se as duas propriedades fossem vinculadas, isso não seria possível. Por esse motivo, a densidade pode variar de 0,857 g/cm3 a 0,975 g/cm3. A capacidade do material de formar estruturas lineares ou ramificadas contribui para essa variabilidade.Sendo assim, a densidade do polietileno pode variar significativamente. É possível ter material que é relativamente mais forte e rígido ou mais maleável, com menor densidade. Outro detalhe importante e que a mostra a complexidade do polietileno é a manipulação da densidade e do peso molecular como variáveis independentes. Isso pode proporcionar uma ampla gama de opções de processamento e desempenho, tornando o polietileno um material muito versátil, mas ao mesmo tempo, exige um bom entendimento da interação entre essas duas propriedades.
Esquemas mostram como imaginamos moléculas de PEAD, PEBD e PELBD.
Implicações na Escolha do Material
A escolha do grau de PEAD certo dentre milhares de opções comerciais de PEAD exige um entendimento aprofundado da interação entre essas duas propriedades. A faixa de propriedades desse polímero se estende desde materiais próximos de elastômeros até aqueles que são relativamente fortes e rígidos. Por exemplo, a resistência ao escoamento é aumentada ao aumentar a densidade ou o peso molecular. No entanto, a melhoria da resistência ao impacto é obtida ao aumentar o peso molecular ou diminuir a densidade. A combinação ideal para uma aplicação específica é crítica. Até mesmo pequenas alterações nas propriedades podem ter grandes implicações nas características de durabilidade do produto.Em resumo, apesar da aparente simplicidade do polietileno, esse material tem várias complexidades e exige um nível de entendimento mais profundo para sua correta aplicação em produtos e processos. Selecionar o grau de polietileno adequado pode parecer uma tarefa simples, mas requer um conhecimento aprofundado da densidade e do peso molecular, e como essas propriedades interagem para determinar o desempenho e as características dos produtos finais. Assim, mesmo material considerado comum, como o polietileno, é um tópico de estudo fascinante e desafiador para profissionais da indústria de plásticos.
Última atualização em 26 de janeiro de 2024
