El Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular

Old cotton work gloveEl polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE, UHMW) es un subconjunto del polietileno termoplástico. También conocido como polietileno de alto módulo (HMPE), o polietileno de alto rendimiento (HPPE), tiene cadenas extremadamente largas, con una masa molecular generalmente entre 3.5 y 7.5 millones de uma (unidad de masa atómica). La cadena más larga sirve para transferir la carga más eficazmente al esqueleto del polímero mediante el fortalecimiento de las interacciones intermoleculares. Esto da como resultado un material muy resistente, con la mayor resistencia al impacto de cualquier termoplástico fabricado actualmente.

El UHMWPE es inodoro, insípido y no tóxico. Es altamente resistente a los productos químicos corrosivos excepto a los ácidos oxidantes; tiene una absorción de humedad extremadamente baja y un coeficiente de fricción muy bajo; es auto-lubricada, y es muy resistente a la abrasión, en algunas formas es 15 veces más resistente a la abrasión que el acero al carbono. Su coeficiente de fricción es significativamente menor que el del nylon y el acetal y es comparable al del politetrafluoroetileno (PTFE, Teflon®) pero el UHMWPE tiene mejor resistencia a la abrasión que el PTFE.

El UHMWPE procesado está disponible comercialmente como fibras o en forma consolidada, tal como hojas o varillas. Debido a su resistencia al desgaste y al impacto, el UHMWPE sigue encontrando aplicaciones industriales en aumento, incluyendo los sectores automotriz y de empaque. Desde la década de 1960, el UHMWPE también ha sido el material de elección para la artroplastia total de articulación en los implantes ortopédicos y de la columna vertebral.

Las fibras de UHMWPE, comercializadas a finales de los años setenta por la compañía química holandesa DSM, son ampliamente utilizadas en protección balística, aplicaciones de defensa, y cada vez más en dispositivos médicos.

El UHMWPE es un tipo de poliolefina. Se compone de cadenas extremadamente largas de polietileno, alineadas en la misma dirección. Su fuerza deriva en gran parte de la longitud de cada molécula individual (cadena). Los enlaces de Van der Waals entre las moléculas son relativamente débiles para cada átomo traslapado entre las moléculas, pero debido a que las moléculas son muy largas, pueden existir traslapes grandes, que se suman a la capacidad de transportar mayores fuerzas de corte de molécula a molécula. Cada cadena está unida a las otras con tantos enlaces van der Waals que la totalidad de la fuerza entre moléculas es alta. De esta manera, las grandes cargas de tracción no están limitadas tanto por la debilidad comparativa de cada enlace de van der Waals.

Cuando se forman a fibras, las cadenas de polímero pueden alcanzar una orientación paralela superior al 95% y un nivel de cristalinidad de 39% a 75%. En contraste, el Kevlar® deriva su fuerza de la unión fuerte entre moléculas relativamente cortas.

El punto de fusión es de alrededor de 130 a 136 ° C y, según el DSM, no es aconsejable utilizar fibras UHMWPE a temperaturas superiores a 80 a 100 ° C durante largos periodos de tiempo. Adicionalmente se vuelve frágil a temperaturas por debajo de -150 ° C.

uhmwpe-sailLa estructura simple de la molécula también da lugar a propiedades superficiales y químicas que son raras en los polímeros de alto rendimiento. Por ejemplo, los grupos polares en la mayoría de los polímeros se unen fácilmente al agua. Debido a que las olefinas no tienen tales grupos, el UHMWPE no absorbe agua fácilmente, ni se moja fácilmente, lo que hace que la unión a otros polímeros sea difícil. Por las mismas razones, la piel no interactúa con él fuertemente, haciendo que la superficie de la fibra de UHMWPE tenga una sensación resbaladiza.

Dado que el UHMWPE no contiene grupos químicos (tales como ésteres, amidas o grupos hidroxílicos) que son susceptibles al ataque de agentes agresivos, es muy resistente al agua, humedad, la mayoría de los productos químicos, radiación UV y microorganismos.

Las fibras UHMWPE se usan en armaduras, en particular, armaduras personales y en ocasiones como blindaje de vehículos, guantes resistentes a los cortes, cuerdas de proa, equipo para escalar, líneas de pesca, lanzas, velas de alto rendimiento, líneas de suspensión en paracaídas deportivos y parapentes , aparejos en el yate y hasta en cometas.

UHMWPE tiene una historia clínica como biomaterial para uso en cadera, rodilla y (desde la década de 1980), para implantes de columna vertebral.

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 Kevlar® es marca comercial de DuPont y Teflon® es marca comercial de Chemours

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