El polietileno se fabrica con tres familias de catalizadores: Ziegler-Natta, cromo Phillips y metaloceno u otros catalizadores de sitio único. Entre ellos polimerizan el etileno en todo el HDPE y el LLDPE. El LDPE es la excepción: se fabrica a alta presión mediante iniciadores de radicales libres, sin ningún catalizador.
En una grado de polietileno‘hoja de datos de, la familia de catalizadores indica al comprador cuán amplia es la distribución de peso molecular de la resina y, en el LLDPE, cuán uniformemente se distribuye el comonómero a lo largo de las cadenas.
Catalizadores Ziegler-Natta
Un catalizador Ziegler-Natta para polietileno es cloruro de titanio sobre un soporte de cloruro de magnesio, activado por un cocatalizador de alquilaluminio como el trietilaluminio.
El polietileno Ziegler-Natta tiene una distribución de peso molecular amplia. Solo se considera estrecha junto al polietileno fabricado con cromo, que es aún más amplia; el polietileno de sitio único es más estrecho que ambos.
Catalizadores de cromo Phillips
Un catalizador Phillips es óxido de cromo sobre un soporte de sílice o sílice-alúmina. Los catalizadores de cromo Phillips producen aproximadamente la mitad del HDPE mundial.
El polietileno Phillips tiene una distribución de peso molecular muy amplia, y sus cadenas incluyen ramificaciones de cadena larga. El HDPE Phillips tiene una relación Mw/Mn superior a 15-20.
Catalizadores metaloceno y de sitio único
Un catalizador metaloceno es una sola molécula organometálica: un metal del Grupo 4 (titanio, circonio o hafnio) retenido entre dos anillos de ciclopentadienilo y activado con metilaluminoxano (MAO).
“Sitio único” significa que cada centro activo del catalizador es el mismo. La clase también abarca otros catalizadores bien definidos que no son metalocenos.
El polietileno de sitio único tiene una distribución de peso molecular estrecha con un solo pico. El LLDPE metaloceno se comercializa bajo la etiqueta mLLDPE.
Qué catalizador se utiliza para HDPE, LLDPE y LDPE
De los tres tipos de polietileno, el HDPE se fabrica con catalizadores de cromo Phillips y Ziegler-Natta y el LLDPE mayoritariamente con catalizadores Ziegler-Natta, ambos mediante polimerización catalítica a temperatura y presión comparativamente bajas. El LDPE se fabrica mediante polimerización por radicales libres a alta presión, sin catalizador. El residuo del catalizador Ziegler-Natta permanece en el polietileno: desde los catalizadores de alta actividad soportados en magnesio de principios de los años 1970, no se elimina.
HDPE
El HDPE se fabrica con catalizadores de cromo Phillips y Ziegler-Natta. El HDPE de cromo es adecuado para envases moldeados por soplado, depósitos de combustible y tuberías.
El HDPE bimodal, con dos picos de peso molecular, se fabrica operando reactores en serie o con dos catalizadores en un solo reactor. “Bimodal” en una hoja de datos describe la distribución de peso molecular que producen esos procesos; no nombra una familia de catalizadores separada.
LLDPE
La mayor parte del LLDPE se fabrica con catalizadores Ziegler-Natta soportados, y una parte menor con catalizadores metaloceno. Los catalizadores de cromo producen LLDPE solo en forma modificada.
El LLDPE Ziegler-Natta y el metaloceno difieren en cómo se distribuye el comonómero. El LLDPE Ziegler-Natta es una mezcla de cadenas con contenido desigual de comonómero; en el LLDPE metaloceno el comonómero se distribuye de manera más uniforme.
LDPE
El LDPE se fabrica sin catalizador: su polimerización se inicia mediante iniciadores de radicales libres, entre ellos el oxígeno, alimentados a un reactor de alta presión. Un iniciador se consume a medida que inicia cada cadena, por lo que no se cuenta como catalizador.