Полиэтилен

Полиэтилен является термопластичным полимером этилена, наиболее распространенным в мире пластиком. Полиэтилен - органическое соединение, образуется полимеризацией этилена.



Полиэтилен представляет собой густую воскообразную массу белого цвета, но например тонкие листы полиэтилена прозрачны и не имеет цвета. Стоек к агрессивным химическим воздействиям а так же к воздействию мороза, пластичен, имеет отличную амортизацию (не чувствителен к удару). Нагревание до 80-120 С приводит к размягчению полиэтилена, но при охлаждении застывает. Агдезия у полиэтилена имеет весьма низкие показатели.

История открытия полиэтилена

В середине 1899 года, немецкий инженер Ганс фон Пехманн впервые получил полиэтилен, но его открытие не получило широкой известности. Промышленное применение полиэтилену нашли инженеры Реджинальд Гибсон и Эрик Фосет в 1933 году, применив его в производстве телефонного кабеля. С 1950-х годов полиэтилен начал использоваться в промышленности как упаковочный материал.

Получение

На производство в обработку полиэтилен поступает в виде полупрозрачных гранул, размер которых составляет от 2 до 5 мм. Полиэтилен подразделяется на три вида – полиэтилен высокого давления, полиэтилен среднего давления и полиэтилен низкого давления.

Получение полиэтилена высокого давления

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД), или, как его еще называют, Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) образуется в автоклавном или трубчатом реакторе, если соблюдены следующие условия:

• температура 200—260 °C
• давление 150—300 МПа
• присутствие инициатора (кислород или органический пероксид)

Реакция происходит по радикальному механизму.



Полиэтилен высокого давления имеет средневесовой молекулярный вес 80 000—500 000, а степень кристалличности составляет 50-60 %. Жидкий продукт в последующем гранулируют для улучшения транспортировки и применения.

Получение полиэтилена среднего давления

Получают полиэтилен среднего давления (ПЭСД) в автоклавном или трубчатом реакторе при следующих условиях:

• температура 100—120 °C
• давление 3—4 МПа
• присутствие катализатора (например, специальная смесь AlR3 и TiCl4)

Полиэтилен среднего давления выпадает из раствора в виде хлопьев, имеет средневесовой молекулярный вес 300 000—400 000, а степень кристалличности, в среднем, составляет 80-90 %.

Получение полиэтилена низкого давления

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) или Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) получают в автоклавном или трубчатом реакторе при следующих условиях:

• температура 120—150 °C
• давление ниже 0.1 — 2 МПа
• присутствие катализатора (например, специальная смесь AlR3 и TiCl4)

Полимеризация в этом случает происходит в суспензии по ионно-координационному механизму.



Полиэтилен низкого давления имеет средневесовой молекулярный вес 80 000—3 000 000, а степень кристалличности составляет 75-85 %.

В целом, названия «полиэтилен высокого давления», «низкого давления», «средней плотности» имеют чисто формальное значение. Второй и третий методы получения полиэтилена дают на выходе одинаковый молекулярный вес и плотность полиэтилена. Давление так же, часто применяется одинаковое для изготовления полиэтилена низкого и среднего давления.

Дополнительные способы получения полиэтилена

В настоящее время существует много способов получения полиэтилена, среди которых можно выделить экзотический метод полимеризации этилена, при котором полимеризация происходит под влиянием радиоактивного излучения. Такой метод не получил широкого применения в промышленности.

Модификации полиэтилена

Весьма богат выбор компонентов, в смеси с которыми получаются отличные композитные материалы. Среди множества модификаций полиэтилена можно выделить наиболее известный – сшитый полиэтилен. Для получения сшитого полиэтилена применяют обработку при высоком давлении, которое образует дополнительные поперечные связи между молекулами, осуществляя увеличение прочностных характеристик.

Химические свойства полиэтилена

Общие свойства

Полиэтилен имеет устойчивость к воздействию воды, не подвержен агрессивному воздействию щелочей любой концентрации, любых растворов солей, кислот. Полиэтилен не устойчив к воздействию газообразного фтора и хлора, а так же к воздействию 50%-й азотной кислоты.

Не растворим в любых растворителях при комнатной температуре. Растворяется в четыреххлористом углероде и циклогексане при их нагреве до 80С. Растворяется в воде, нагретой до 180С.

Полиэтилен подвержен термостарению, деструктурирует с повышением хрупкости на фоне незначительного увеличения прочностной характеристики. Термостарение полиэтилена осуществляется по радикальному механизму и сопровождается выделением кетонов, альдегидов, перекиси водорода и других веществ.

Переработка полиэтилена

Полиэтилен, в настоящее время, перерабатывается различными методами, как и любые другие виды пластмасс: пневматическое формование, экструзия, литье под давлением.

Сферы применения полиэтилена

В наш век, полиэтилен прочно занял верхние позиции по распространенности использования среди других пластмасс. Сфер применения полиэтилена очень много, остановимся на основных.

Из полиэтилена изготавливается:

• Тара (банки, ящики, горшки для рассады и др.)
• Полиэтиленовая пленка (любая упаковочная пленка, скотч)
• Трубы для дренажных систем, канализационных и водо- и газоснабжения
• Провода высоковольтные и низковольтные (хороший электроизоляционный материал)
• Броня (бронежилеты и бронепанели)
• Геотекстиль
• Медицина (изготовление хрящей и суставов)

В сфере строительства, для создания строительных материалов, применяются специальные виды полиэтилена, такие как хлорсульфированный ПЭ, сшитый ПЭ, сверхвысокомолекулярный ПЭ и вспененный ПЭ. Широко распространение получила сварка различных изделий из полиэтилена, который сваривается всеми известными способами: контактной сваркой, трением, горячим газом, присадочным прутком и многими другими.
Теги: полиэтилен, свойства полиэтилена, формула полиэтилена, получение полиэтилена, применение полиэтилена, полиэтилен низкого давления, полиэтилен высокого давления, полиэтилен среднего давления, ПВД, ПНД