Полиэтилену дана новая жизнь: Исходные отходы промываются, измельчаются, отделяются от влаги и остатков в центрифуге, снова промываются и отправляются в сушильную камеру — в результате получается перерабатываемое сырье, пригодное для новых применений. Таким образом, в процессе экструзии он перерабатывается в трубы и перерабатываемую пленку.
Что такое полиэтилен и в чем отличия его основных видов, особенности получения и применения
Полиэтилен — самый широко используемый полимер в мире, и его популярность обусловлена длинным списком физических свойств и характеристик, а также большим количеством практических применений в быту и промышленности. Варьируя давление, используемое для производства конкретного полиэтилена, можно изменять параметры этого полимера в широком диапазоне.
Полиэтилен (ПЭ) — это полимер, получаемый путем термополимеризации этилена, который, в свою очередь, получают путем химической реакции из газа и нефти. В повседневной жизни полиэтилен почти в любой форме называют пластиком. Этот синтетический полимер в его наиболее распространенной форме производится современными нефтегазовыми компаниями. В России он синтезируется в основном на заводах «Роснефти», «Газпрома», «Лукойла» и «Нижнекамскнефтехима». Обычные марки полиэтилена выпускаются в виде микрогранул размером не более 2-5 мм, но существует также марка этого полимера, которая импортируется для промышленного использования в виде порошка. Сырьем для производства полиэтилена является бесцветный газ этилен, который имеет характерный сладковатый запах.
Это очень важно:
Этилен может быть растворен в этаноле и в воде при определенных условиях, а для синтеза полиэтилена используется только глубоко очищенный газ с содержанием 99,8 %. Посторонние примеси мешают реакции синтеза, и материал может обесцветиться.
Как появился полиэтилен
Полиэтилен известен уже более ста лет. Его изобретателем является инженер Ганс фон Пехман, который сделал свое открытие в Германии в 1899 году. Однако в то время это полезное изобретение не получило широкого признания и долгое время не могло быть использовано. ПЭ был синтезирован только в конце 1920-х годов. Однако вначале это был не полиэтилен в обычном понимании, а парафинистое вещество с низкой молекулярной массой, олигомерный полиэтилен. Только в 1936 году им удалось разработать меры для успешного синтеза полиэтилена низкой плотности и получить на него патент. А в 1938 году они начали синтезировать промышленный полиэтилен, сначала в области телефонных кабелей, а затем в области упаковки продуктов питания.
Формула полиэтилена
ПЭ — это органическое вещество с длинными «телами» молекул. Химический состав молекулы этого полимера прост и представлен в виде цепочки атомов углерода, к каждому из которых присоединены две молекулы водорода. Формула полиэтилена может быть записана следующим образом
где n — степень полимеризации.
Полиэтилен синтезируется в двух модификациях, происходящих от CH2=CH2, которые различаются по структуре и, соответственно, по свойствам. В одной из модификаций мономеры связаны между собой с образованием линейных цепей с индексом полимеризации более 5000. В другом случае ветви с 4-6 атомами углерода соединяются в цепь хаотичным образом. Для синтеза линейных полиэтиленов, которые производятся при температуре до 150 °C и давлении до 20 атмосфер, используются специальные катализаторы.
Получение полиэтилена
Принцип построения макромолекул полиэтилена — линейный, они также имеют ряд боковых ответвлений. Способ полимеризации материала влияет на свойства готового полиэтилена. Он может быть получен двумя химическими способами:
- Путем радикальной полимеризации этилена в газовой среде — именно так получают ПЭВД, полиэтилен высокого давления. Его синтезируют в автоклаве под окислительным действием O2 или пероксидов. Прочность на сжатие составляет 25 МПа, а температура обычно не превышает 70 °C. Используется двухступенчатый реактор: На первой стадии смесь нагревают, а на второй — полимеризуют при более высокой температуре до 300 °C и давлении до 250 МПа.
- Путем ионной термополимеризации этилена в растворе гексана — так синтезируется полиэтилен с пониженным давлением. Раствор этилена в бензине доводят до температуры 180-250°C. Давление, необходимое для процесса, составляет 3,4-5,3 МПа, а катализатор действует на смесь в течение 15 минут. Степень зрелости полиэтилена определяется по испарению растворителя.
Весь процесс производства полиэтилена можно охарактеризовать следующими основными технологическими фазами.
- Сочетание этилена с газовой средой и кислородом,
- Компрессия газообразного этилена в две стадии,
- Полимеризация самой массы,
- Отделение ПЭ непосредственно от непрореагировавшего этилена,
- пелетизация продукта.
Виды полиэтилена
Полиэтилен низкого давления — также известный как полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) — характеризуется низким числом молекулярных ветвей и производится при пониженном давлении с помощью процессов суспензионной, растворной и газофазной полимеризации. ПЭНД обычно бесцветен и может транспортироваться в любой подходящей таре, от мешков до цистерн. Он используется для изготовления контейнеров, емкостей для растворителей и отходов и отличается высокой прочностью (например, мешок из ПНД выдерживает до 20 кг).
Полиэтилен высокого давления (низкой плотности) ПВД или ПНД. Он производится под более высоким давлением, а особенностью его структуры является сочетание длинных и коротких ветвей, которыми богат тип LDPE. Обычно он производится в виде бесцветного гранулята. Наиболее известное применение этого вида полиэтилена — производство упаковочного материала, пластиковых пакетов и контейнеров. Хотя основными видами полиэтилена, используемыми в промышленности, являются ПЭНД и ПЭВД, существуют и другие формы производства этого полимера.
Линейный полиэтилен — это полиэтилен низкой плотности с большим количеством мелких ответвлений в молекулярной цепи. Он обладает максимальной прочностью и прочностью на разрыв и растяжение. Линейный полиэтилен плавится при высоких температурах, что делает его идеальным материалом для упаковки горячих продуктов. Многочисленные короткозамкнутые боковые ответвления в его молекулярной структуре делают его очень эластичным, и это свойство используется для получения тонких пленок. По сравнению с другими видами полиэтилена, полиэтилен наименее прозрачен и выпускается с различной степенью плотности.
ПЭ — это материал с пористой структурой, что делает его хорошим материалом для тепло- и гидроизоляции. В качестве изоляционного материала пенополиэтилен выпускается в виде гибких листов или жгутов.
Сшитый полиэтилен — это полиэтилен, молекулы которого сшиты и молекулярные связи которого образуют трехмерную сеть в результате этого сшивания. Это свойство придает полиэтилену жесткость и термостойкость.
ПЭ — это органическое вещество с длинными «телами» молекул. Химический состав молекулы этого полимера прост и представлен в виде цепочки атомов углерода, к каждому из которых присоединены две молекулы водорода. Формула полиэтилена может быть записана следующим образом
Поставки полимеров пластиковой и выдувной тары
История полна примеров, когда материалы, востребованные в той или иной отрасли, были получены как побочный продукт научных экспериментов.
Ярким примером являются анилиновые пигменты, которые произвели революцию в светотехнической промышленности. Полиэтилен — аналогичный случай.
История открытия
Впервые это вещество было получено случайно в 1899 году химиком Гансом фон Пехманом, который нагрел трансметан. Химик заметил плотный, воскообразный материал, осевший на дно пробирки, но об этом происшествии забыли, и только спустя три десятилетия побочный продукт был вновь извлечен М. Перрином и Дж. Паттоном. В 1936 году он получил патент на полиэтилен низкой плотности, а массовое производство началось несколько лет спустя.
Свойства
Полученный материал представляет собой белый и твердый полимер, относящийся к органическим соединениям. Основным сырьем для производства полиэтилена является этилен, от которого происходит и его название. Этот газ полимеризуется под низким и высоким давлением для получения сырья в виде гранул для дальнейшего использования. В некоторых случаях материал производится в виде порошка.
Существует множество разновидностей этого материала, каждая из которых имеет свои свойства и применение. Полиэтилен может различаться по давлению при изготовлении, плотности и многим другим аспектам. В процессе производства в гранулированные варианты могут быть добавлены различные пигменты для достижения определенного цвета.
Свойства
Материал устойчив к воздействию влаги, многих растворителей, органических и неорганических кислот и не реагирует на соль. При горении он издает восковой запах, голубоватое свечение и легкое пламя. Материал разлагается при контакте с азотной кислотой, фтором и хлором. В процессе старения между молекулярными цепями полиэтилена образуются поперечные связи, делающие его хрупким.
Производство линейного полиэтилена
Процесс производства различается в зависимости от типа материала. Для линейного сорта полиэтилена температура нагрева должна достигать 120 °C, давление должно быть в пределах 4 МПа, а катализатор представляет собой смесь металлоорганического соединения и хлорида титана. В процессе производства материал осаждается в виде хлопьев, которые затем отделяются от раствора в процессе дальнейшего гранулирования.
Производство полиэтилена низкого давления
ПЭНП может производиться тремя способами. Основным методом является суспензионная полимеризация, которая требует непрерывного перемешивания исходного материала и катализатора для начала процесса. Второй метод — растворная полимеризация с определенной температурой и реактивным катализатором, поэтому метод не очень эффективен. Последний метод — это газофазная полимеризация, при которой исходные газовые фазы смешиваются путем диффузии.
Однако упаковка из ПЭВД имеет определенные недостатки из-за содержащихся в ней несоответствующих включений, например, разной толщины стенок.
Виды полиэтилена
Помимо ПЭНД и ПЭВД, которые подробно описаны в данной статье, в промышленности производится и используется множество других видов полиэтилена, включая наиболее важные группы:
LLDPE, ЛПЭНП — линейный полиэтилен низкой плотности. Этот тип становится все более популярным. Этот полиэтилен по своим свойствам похож на ПЭВД, но превосходит его по многим параметрам, включая прочность и устойчивость к деформации изделий.
mLLDPE, MPE — металлоценовый LLDPE.
MDPE — полиэтилен средней плотности.
VMPE, HMWPE, VHMWPE — высокомолекулярные.
UHMWPE — материал с ультравысоким молекулярным весом.
Существует также большое количество сополимеров этилена с различными другими мономерами. Наиболее известными являются сополимеры с пропиленом, которые выпускаются под общими названиями случайный или статический полимер и блок-сополимер. Кроме того, производятся сополимеры этилена с акриловой кислотой, бутиловой и этиловой акриловой кислотой, метиловой акриловой кислотой и метилметил акриловой кислотой, винилацетатом и т.д. Существуют также эластомеры на основе этилена, которые обозначаются аббревиатурами POP и POE.
Свойства полиэтилена
Что касается характеристик полиэтилена, то следует сказать, что свойства различных видов этого полимера сильно отличаются. Рассмотрим, как и в случае с синтезом, работу двух наиболее распространенных типов.
ПЭ высокого давления (LDPE)
Молекулярная масса ПЭВД составляет от 30 000 до 400 000 атомов.
MFR колеблется от 0,2 до 20 г/10 мин, в зависимости от марки.
Степень кристалличности ПЭВД составляет около 60 процентов.
Температура стеклования составляет минус 4 градуса Цельсия.
Температура плавления марок составляет от 105 до 115 градусов Цельсия.
Плотность составляет около 930 кг/куб.м.
Технологическая усадка при обработке составляет 1,5 — 2 %.
Наиболее важным свойством структуры полиэтилена высокого давления является его разветвленная структура. Это является причиной его низкой плотности, которая обусловлена рыхлой аморфно-кристаллической структурой материала на молекулярном уровне.
ПЭ низкого давления (HDPE)
Молекулярная масса ПЭВП составляет от 50 000 до 1 000 000 атомных единиц.
MFR составляет от 0,1 до 20 г/10 мин, в зависимости от сорта.
Степень кристалличности ПЭВП составляет от 70 до 90 процентов.
Температура стеклования составляет 120 градусов Цельсия.
Температура плавления марок составляет 130-140 градусов Цельсия.
Плотность составляет около 950 кг/куб.м.
Технологическая усадка при переработке составляет 1,5-2,0 процента.
Общие свойства полиэтиленов
Химические свойства. ПЭ обладает низкой газопроницаемостью. Химическая стойкость зависит от молекулярного веса и плотности полимера. ПЭ инертен к разбавленным и концентрированным основаниям, растворам всех солей, некоторым сильным кислотам, органическим растворителям, маслам и жирам. Полиэтилен не устойчив к 50% азотной кислоте и к галогенам, таким как чистый хлор и бром. Кроме того, бром и йод диффундируют через полиэтилен.
Физические характеристики. Полиэтилен — гибкий и достаточно жесткий материал (ПЭНП намного мягче, ПЭВП — жестче). Морозостойкость изделий из полиэтилена составляет до минус 70 градусов Цельсия. Высокая ударная прочность, вязкость, хорошие диэлектрические свойства. Поглощение воды и водяного пара полимером незначительно. С физиологической и экологической точки зрения полиэтилен является нейтральным и инертным веществом, без запаха и вкуса.
Эксплуатационные свойства полиэтилена. Разрушение полиэтилена в атмосфере начинается при температуре 80 градусов Цельсия. Полиэтилен без специальных добавок не устойчив к солнечной радиации и особенно к ультрафиолетовому излучению, он легко подвергается фотодеградации. Чтобы уменьшить это явление, в композиции ПЭ добавляют стабилизаторы, например, технический углерод, для стабилизации света. Полиэтилен не выделяет в окружающую среду никаких вредных для здоровья или природы химических веществ, но он очень медленно разлагается — этот процесс занимает десятилетия. ПЭ является легковоспламеняющимся и горючим материалом, что необходимо учитывать.
Применение полиэтилена
Полиэтилен — самый популярный полимер в мире. Его легко перерабатывать и использовать повторно. Почти все существующие сегодня процессы переработки способны производить полиэтиленовую продукцию. Перед переработкой не требуется специальной подготовки, например, сушки. Промышленность полимерных концентратов и добавок производит большое количество суперконцентратов на основе ПЭ и ПЭ. Во многих случаях они подходят для объемного окрашивания изделий не только из других полиолефинов, но и из других полимеров.
При экструзии полиэтилена мы производим пленки, которые используются на всех этапах в чистом виде, а также в виде пакетов в упаковке, сельском хозяйстве, полиэтиленовых труб для водо- и газоснабжения, оболочек для кабелей, листов, вспененных профилей и так далее.
Литье полиэтилена под давлением используется для производства многих видов упаковки, таких как крышки, пробки и коробки. Медицинские изделия, бытовые товары, канцелярские принадлежности и игрушки также производятся методом литья под давлением.
Полиэтилен может быть переработан методом экструзии, литья под давлением, ротационного формования, каландрирования и листовой штамповки с использованием сжатого воздуха или вакуума.
Более редкие специальные виды полиэтилена, например, сшитый, хлорсульфированный, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, используются во многих отраслях промышленности, но в основном в строительстве. Например, сверхвысокомолекулярный полиэтилен используется в составах для изготовления оболочек оптоволоконных кабелей. Армированный полиэтилен, в отличие от чистого полимера, может быть использован в качестве строительного материала. Изделия из полиэтилена легко свариваются всеми методами: тепловой, газовый, газовый, наполнительный стержень, трение и т.д.
Для достижения оптимальных потребительских свойств в качестве добавки добавляется регранулят, который в зависимости от качества может составлять до 80%.
Применение полиэтилен
Полиэтилен очень часто встречается в нашей жизни.
Полиэтиленовая пленка используется для упаковки продуктов питания, а пузырчатая пленка — для транспортировки хрупких материалов. В сельском хозяйстве полипропиленовые пленки используются для покрытия теплиц, чтобы повысить температуру внутри и поддерживать ее — это повышает урожайность.
Полиэтилен используется для изготовления различных емкостей: Бутылки, коробки, емкости для различных жидкостей, в том числе агрессивных, и, опять же для сельского хозяйства, лейки и горшки для выращивания рассады.
В строительном секторе полиэтилен используется для изготовления канализационных, дренажных, газовых и водопроводных труб.
Полиэтиленовый порошок используется для изготовления клея-расплава.
Это может показаться странным, но полиэтилен также используется в производстве пуленепробиваемых жилетов, в корпусах кораблей и в двигателях некоторых технических устройств.
Пенополиэтилен используется в качестве теплоизоляционного материала.
А полиэтилен высокого давления используется для изготовления резервуаров для хранения твердых и жидких отходов, представляющих опасность для окружающей среды.
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен — это один атом, но он специфичен. Он не содержит низкомолекулярных добавок и характеризуется высокой линейностью и высокой молекулярной массой. Используется в медицине для замены суставного хряща. Несмотря на свои положительные свойства, область его применения не очень широка. Полимер нелегко перерабатывается.
Экология и вторичное использование
Удобство использования полиэтилена омрачается сложностью его утилизации. По этой причине многие страны уже ввели ограничения на производство, продажу и использование пластиковых пакетов.
Материал перерабатывается обычными для пластмасс способами: литьем под давлением, экструзией.
Его также можно сжигать, но при этом в атмосферу выбрасывается большое количество продуктов сгорания.
Полиэтилену дана новая жизнь: Исходные отходы промываются, измельчаются, отделяются от влаги и остатков в центрифуге, снова промываются и отправляются в сушильную камеру — в результате получается перерабатываемое сырье, пригодное для новых применений. Таким образом, в процессе экструзии он перерабатывается в трубы и перерабатываемую пленку.
Стоит отметить, что природа пытается защитить себя от негативного воздействия полиэтилена. Были выведены плесени, которые могут «съесть» полиэтилен, «подготовленный» для них обработкой азотной кислотой в течение трех месяцев.
На нашей планете созданы все условия для жизни человека. Мы должны использовать их с уважением и бережно относиться к природе. Разделение отходов по разным контейнерам — это простая, но очень полезная мера, которая сохраняет нашу землю и создает новые полезные материалы.
ПЭВП (полиэтилен высокой плотности) производится при низком давлении в реакторе. Для синтеза используются три основных типа полимеризационных процессов: Суспензия, раствор и газовая фаза.
Свойства полиэтилена
Что касается характеристик полиэтилена, то следует сказать, что свойства различных видов этого полимера сильно отличаются. Рассмотрим, как и в случае с синтезом, работу двух наиболее распространенных типов.
ПЭ высокого давления (LDPE)
Молекулярная масса ПЭВД составляет от 30 000 до 400 000 атомов.
MFR колеблется от 0,2 до 20 г/10 мин, в зависимости от марки.
Степень кристалличности ПЭВД составляет около 60 процентов.
Температура стеклования составляет минус 4 градуса Цельсия.
Температура плавления марок составляет от 105 до 115 градусов Цельсия.
Плотность составляет около 930 кг/куб.м.
Технологическая усадка при обработке составляет 1,5 — 2 %.
Наиболее важным свойством структуры полиэтилена высокого давления является его разветвленная структура. Это является причиной его низкой плотности, которая обусловлена рыхлой аморфно-кристаллической структурой материала на молекулярном уровне.
ПЭ низкого давления (HDPE)
Молекулярная масса ПЭВП составляет от 50 000 до 1 000 000 атомных единиц.
MFR составляет от 0,1 до 20 г/10 мин, в зависимости от сорта.
Степень кристалличности ПЭВП составляет от 70 до 90 процентов.
Температура стеклования составляет 120 градусов Цельсия.
Температура плавления марок составляет 130-140 градусов Цельсия.
Плотность составляет около 950 кг/куб.м.
Технологическая усадка при переработке составляет 1,5-2,0 процента.
Общие свойства полиэтиленов
Химические свойства. ПЭ обладает низкой газопроницаемостью. Химическая стойкость зависит от молекулярного веса и плотности полимера. ПЭ инертен к разбавленным и концентрированным основаниям, растворам всех солей, некоторым сильным кислотам, органическим растворителям, маслам и жирам. Полиэтилен не устойчив к 50% азотной кислоте и к галогенам, таким как чистый хлор и бром. Кроме того, бром и йод диффундируют через полиэтилен.
Физические характеристики. Полиэтилен — гибкий и достаточно жесткий материал (ПЭНП намного мягче, ПЭВП — жестче). Морозостойкость изделий из полиэтилена составляет до минус 70 градусов Цельсия. Высокая ударная прочность, вязкость, хорошие диэлектрические свойства. Поглощение воды и водяного пара полимером незначительно. С физиологической и экологической точки зрения полиэтилен является нейтральным и инертным веществом, без запаха и вкуса.
Эксплуатационные свойства полиэтилена. Разрушение полиэтилена в атмосфере начинается при температуре 80 градусов Цельсия. Полиэтилен без специальных добавок не устойчив к солнечной радиации и особенно к ультрафиолетовому излучению, он легко подвергается фотодеградации. Чтобы уменьшить это явление, в композиции ПЭ добавляют стабилизаторы, например, технический углерод, для стабилизации света. Полиэтилен не выделяет в окружающую среду никаких вредных для здоровья или природы химических веществ, но он очень медленно разлагается — этот процесс занимает десятилетия. ПЭ является легковоспламеняющимся и горючим материалом, что необходимо учитывать.
Какую продукцию можно изготовить?
Использование переработанных бусин имеет незначительные ограничения: Их нельзя использовать для производства упаковки пищевых продуктов или фармацевтических препаратов.
При производстве вторичной парниковой пленки в состав добавляют светостабилизирующие добавки для предотвращения или замедления старения пленки под воздействием ультрафиолетового света.
Для достижения оптимальных потребительских свойств в качестве добавки добавляется регранулят, который в зависимости от качества может составлять до 80%.
Переработанный ПЭВД используется без ограничений для производства следующих продуктов:
- Мешки для мусора и вкладыши для мусорных корзин,
- влаго- и пароизоляционные мембраны,
- безнапорные трубы,
- декоративные элементы,
- садовая мебель,
- черепица, брусчатка,
- композитные панели.
Для производства готовой продукции используются следующие технологии:
- Литье под давлением,
- литье под давлением,
- объемная и плоская листовая экструзия.
Применение полиэтилена
Полиэтилен — самый популярный полимер в мире. Его легко перерабатывать и использовать повторно. Почти все существующие сегодня процессы переработки способны производить полиэтиленовую продукцию. Перед переработкой не требуется специальной подготовки, например, сушки. Промышленность полимерных концентратов и добавок производит большое количество суперконцентратов на основе ПЭ и ПЭ. Во многих случаях они подходят для объемного окрашивания изделий не только из других полиолефинов, но и из других полимеров.
При экструзии полиэтилена мы производим пленки, которые используются на всех этапах в чистом виде, а также в виде пакетов в упаковке, сельском хозяйстве, полиэтиленовых труб для водо- и газоснабжения, оболочек для кабелей, листов, вспененных профилей и так далее.
Литье полиэтилена под давлением используется для производства многих видов упаковки, таких как крышки, пробки и коробки. Медицинские изделия, бытовые товары, канцелярские принадлежности и игрушки также производятся методом литья под давлением.
Полиэтилен может быть переработан методом экструзии, литья под давлением, ротационного формования, каландрирования и листовой штамповки с использованием сжатого воздуха или вакуума.
Более редкие специальные виды полиэтилена, например, сшитый, хлорсульфированный, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, используются во многих отраслях промышленности, но в основном в строительстве. Например, сверхвысокомолекулярный полиэтилен используется в составах для изготовления оболочек оптоволоконных кабелей. Армированный полиэтилен, в отличие от чистого полимера, может быть использован в качестве строительного материала. Изделия из полиэтилена легко свариваются всеми методами: тепловой, газовый, газовый, наполнительный стержень, трение и т.д.
Плотность полиэтилена не оказывает существенного влияния на его электрические свойства. Примеси, содержащиеся в полиэтилене высокой плотности, увеличивают диэлектрические потери. Однако, благодаря низким диэлектрическим потерям, он может использоваться в качестве ценного диэлектрика в широком диапазоне частот и температур.
Когда появился полиэтилен
Этот материал стал известен только в конце 19 века. Его можно назвать первым полимером. В 1899 году он был впервые случайно получен немецким химиком Гансом фон Пехманом. Однако из-за отсутствия знаний о его свойствах этот материал почти никогда не использовался. Только в 1930 году полиэтилен впервые был использован в качестве изоляционного материала для производства силовых кабелей. После тщательного исследования свойств полиэтилена было установлено, что этот материал химически нейтрален. По этой причине полиэтилен широко используется в качестве упаковки для пищевых продуктов с 1950 года. Таким образом, он заменяет бумагу, которая ранее использовалась для этих целей.
Для производства полиэтилена требуется специальная химическая реакция, в результате которой углеводородные молекулы этилена затвердевают. Конечные свойства получаемого материала зависят от способа проведения реакции полимеризации. Особое внимание следует уделить соотношению компонентов, а также давлению и температуре, при которых происходит реакция.
ПЭ в основном производится в виде небольших гранул (от 2 мм до 5 мм), из которых производственные компании закупают необходимое количество. Расплавляя его, из него изготавливают предметы различной формы. Это возможно благодаря используемым компанией процессам экструзии или формовки.
Физические и химические характеристики
Многие люди считают, что целлофан и полиэтилен — это один и тот же материал. Это заблуждение, поскольку эти два полимера обладают совершенно разными свойствами. Легко определить, изготовлен ли продукт из полиэтилена, поджигая его. Пламя, образующееся при горении полиэтилена, имеет голубоватый цвет, но не дает достаточно света. Запах, возникающий при горении, похож на запах сгоревшего парафина. ПЭ не производит дыма, как горящий пластик, а запах такой же, как при горении свечи.
Основными химическими свойствами материала являются:
- не реагирует с кислотами и щелочами в высоких концентрациях,
- она имеет тенденцию к старению,
- он может раствориться только при нагревании.
Изделия из полиэтилена характеризуются высокой химической стойкостью. Даже при воздействии чрезвычайно концентрированных кислот и щелочей они не повреждаются. Это ценное свойство материала привело к созданию контейнеров для хранения химических реактивов. В таких контейнерах, помимо прочего, можно хранить и серную кислоту. Чтобы растворить полиэтилен при комнатной температуре, его необходимо подвергнуть воздействию 50 % азотной кислоты в сочетании с хлором или фтором в газообразном состоянии. Поскольку эти условия могут быть созданы только искусственно, ПЭ не может быть разрушен непреднамеренно.
Для растворения полиэтилена можно использовать циклогексан или четыреххлористый углерод при температуре 80 °C. Материал не разбухает под воздействием влаги, так как обладает влагоотталкивающими свойствами. Полиэтилен подходит для изготовления зубных протезов. При контакте с живыми тканями человеческого организма не происходит никаких химических реакций.
Следует отметить, что полиэтилен подвержен старению. Материал постепенно разлагается и становится довольно хрупким. Он разлагается на альдегиды и H2O2 (перекись водорода). Это качество является как отрицательным, так и положительным. Ценность этого качества заключается в том, что полиэтилен в основном используется для изготовления одноразовой упаковки, которая выбрасывается после использования. Со временем материал разлагается и образует простые соединения. На открытом воздухе и под воздействием ультрафиолетового излучения процессы старения ускоряются.
Ценные физические свойства полиэтилена:
- этот материал является диэлектриком,
- Он является отличным изолятором,
- Он обладает низкой теплопроводностью и высокой прочностью.
Полиэтилен идеально подходит для производства непроводящих продуктов. Именно поэтому он используется в качестве изолятора в кабелях. Он также используется для изготовления гидроизоляционных мембран. ПЭ также используется в качестве гидроизоляционной мембраны для фундаментов, бассейнов и т.д. Это применение определяется его способностью отталкивать воду и устойчивостью к химическим веществам.
ПЭ очень прочен, поэтому его можно использовать для изделий, которые подвергаются большим нагрузкам (расширение, давление). Типичным примером являются водопроводные трубы из полиэтилена. Кроме всего прочего, они устойчивы к коррозии и не растворяются в агрессивных средах.
Самые популярные виды
Существуют различные типы полиэтилена, которые требуют различных условий для реакции полимеризации. Проводится различие между физкультурой и спортом:
- ультрамолекулярный,
- линейный,
- HDPE (расшифровывается как полиэтилен высокого давления),
- PSD (расшифровывается как полиэтилен среднего давления),
- HDPE (расшифровывается как полиэтилен низкого давления).
ПЭНП имеет относительно низкую плотность и поэтому является самым гибким и мягким из всех видов полиэтилена. Он имеет гладкую поверхность и довольно прозрачен. Изделия из этого материала обычно глянцевые. Он используется для производства резиновых листов различных видов. ПЭВД производится путем полимеризации этилена при температуре 190-300 °C и давлении 130-250 МПа. Инициаторами реакции являются кислород, бензоил, лаурил или их смеси.
Полиэтилен среднего давления производится при следующих условиях: Давление 2,5-7 МПа, температура 130-240 °C и в присутствии окислительных катализаторов, таких как Cr2O3. В результате химической реакции полиэтилен образует хлопья, которые осаждаются в растворе. Его кристалличность примерно на 30 % выше, чем у полиэтилена высокого давления. Кроме того, материал характеризуется более высокой плотностью, чем LDPE.
Плотность ПЭВД особенно высока. Это делает материал пригодным для производства различных деталей машин, которые подвергаются высоким нагрузкам. Для производства ПЭВД необходимы следующие условия: температура — 60-80 °C, давление — 0,2-0,6 МПа (реакция возможна и при атмосферном давлении), участие сложных металлоорганических катализаторов.
Линейный полиэтилен обладает ценными свойствами предыдущих типов ПЭ. Он обладает такой же высокой прочностью, как ПЭНД, и в то же время такой же эластичностью, как ПЭНД. Поэтому этот материал часто используется для производства пленок. Наиболее сложным для производства является супрамолекулярный полиэтилен. Однако полученный материал превосходит все другие виды полиэтилена. Он используется в производстве композитных деталей машин.
Во-первых, необходимо зарегистрировать свою компанию. Это может быть компания или общество с ограниченной ответственностью. Разрешения также должны быть получены в этих органах:
Краткий исторический очерк
Полимеризация этилена была изучена А. М. Бутлеровым. В 1884 году низкомолекулярный полимер этилен был впервые синтезирован Густавсоном в России. Однако долгое время удавалось получать только полимеры с низкой молекулярной массой (менее 500), которые были вязкими жидкостями и использовались только в технических приложениях в качестве синтетических смазочных масел.
В 1930-х годах в Англии и Советском Союзе в лабораторных условиях при давлении более 50 МПа и температуре около 180 °C впервые был получен твердый полиэтилен с высокой молекулярной массой.
Промышленный процесс получения полиэтилена под высоким давлением был осуществлен в Англии в 1937 году. В 1952 году Циглер нашел катализаторы на основе комплекса триэтилалюминия и тетрахлорида титана, которые вызывали полимеризацию этилена под низким давлением до твердого продукта с высокой молекулярной массой.
Вскоре после этого компания Phillips (США) разработала новый катализатор для полимеризации этилена под средним давлением на основе оксидов металлов с переменной валентностью (оксид хрома), осажденных в алюмосиликате. Полимеризацию этилена проводили при давлении 3,5-7,0 МПа в инертной углеводородной среде (пентан, гексан, октан и др.).
В 1970-75 годах совместно со специалистами по СПГ был разработан и внедрен в промышленность Советского Союза новый процесс производства полиэтилена под высоким давлением в конденсированной газовой фазе (процесс «Полимир»).
В последние годы было разработано несколько высокоэффективных процессов производства полиэтилена в присутствии различных катализаторов. Наиболее интересными из этих процессов являются производство полиэтилена низкого давления в газовой фазе в присутствии катализаторов — органических соединений хрома на силикатной основе — при давлении 2,2 МПа и температуре 85-100 °C, а также производство линейного полиэтилена в газовой фазе в кипящем слое в присутствии очень эффективного катализатора на основе соединений хрома при давлении 0,68-2,15 МПа и температуре 100 °C (процесс Unipol). Оба процесса выполняются на одном и том же оборудовании.
В настоящее время в промышленности используются следующие процессы производства полиэтилена.
Полимеризация этилена при высоком давлении 150-350 МПа и температуре 200-300 °C в конденсированной газовой фазе в присутствии инициаторов (кислорода, органических пероксидов). Полученный полиэтилен имеет плотность 916-930 кг/м3 и называется полиэтиленом высокого давления (ПВД) или полиэтиленом низкой плотности (ПНД).
Полимеризация этилена при низком давлении 0,2-0,5 МПа и температуре около 80 °C в суспензии (в среде органического растворителя) в присутствии металлоорганических катализаторов. Полученный полиэтилен имеет плотность 959-960 кг/м 3. Полимеризацию этилена в присутствии металлоорганических катализаторов проводят при давлении 2,2 МПа и температуре 90-105 °C в газовой фазе (без растворителя). Полученный полиэтилен имеет плотность 950-966 кг/м 3. Этот полиэтилен называется полиэтиленом низкой плотности (ПЭНП) или полиэтиленом высокой плотности (ПЭВП).
Полимеризация этилена при среднем давлении 3-4 МПа и температуре 150 °C в растворе в присутствии катализаторов — оксидов металлов различной валентности (полиэтилен имеет плотность 960-970 кг/м 3 ). Производимый полиэтилен называется полиэтиленом средней плотности (MDPE) или полиэтиленом высокой плотности.
Свойства полиэтилена
Полиэтилен — это термопластичный полимер с плотностью 910-970 кг/м 3 и температурой размягчения 110-130 °C. Полиэтилен, выпускаемый промышленностью, различается по следующим признакам
- Плотность
- Молекулярная масса
- степень кристалличности.
Таблица 1: Различия между ПЭВД и ПЭНД по плотности, молекулярной массе и степени кристалличности
| Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) | Полиэтилен высокой плотности (HD и HD) | |
| Плотность, кг/м 3 | 910-930 | 950-970 |
| Молекулярная масса | 80000-500000 | 80000-800000 |
| Кристалличность, % | 50-65 | 75-90 |
В зависимости от свойств и назначения полиэтилен производится в различных марках, которые отличаются по плотности, индексу текучести расплава, используемым или не используемым стабилизаторам.
Таблица 2: Основные физико-механических свойства полиэтиленов:
| Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) | Полиэтилен высокой плотности (HD и HD) | |
| Разрывное напряжение, МПа | ||
| Прочность на разрыв | 9,8-16,7 | 21,6-32,4 |
| на сгибание и разгибание | 11,8-16,7 | 19,6-39,2 |
| Деформация при растяжении при разрыве, % | 500-600 | 300-800 |
| Модуль упругости при растяжении, МПа | 147-245 | 540-981 |
| Модуль упругости при изгибе, МПа | 118-255 | 636-735 |
| Твердость по Бринеллю, МПа | 13,7-24,5 | 44,2-63,8 |
| Количество оборотов ремня на 180 градусов. | 3000 | 1500-2000 |
Переработка и применение полиэтилена
Полиэтилен перерабатывается всеми методами, используемыми для переработки термопластов: Литье под давлением, экструзия и литье. Около половины всего производимого полиэтилена HD используется для изготовления пленки, применяемой в сельском хозяйстве и для упаковки продукции. Полиэтилен в основном используется для производства бытовых товаров, игрушек, комплектующих и труб. Используется в качестве электроизоляционного материала в радио- и телевизионной промышленности, в кабельной промышленности, в строительстве, в качестве антикоррозийного покрытия, для пропитки текстиля, бумаги, дерева и т.д.
Все марки полиэтилена физиологически безвредны, поэтому они широко используются в медицине, в жилищном строительстве и в различных бытовых и потребительских товарах.
Зубакова Л.Б., Твелика А.С., Даванков А.Б. Синтетические ионообменные материалы, Москва, Химия, 1978. 183 с. Салдадзе К.М., Валова-Копылова В.Д. Салдадзе К.М., Валова-Копылова В.Д.. Ионообменники, образующие комплексы (ко-мплекситы), М., Химия, 1980. 256 с. Казанцев Е. Я., Пахолков В. С., Кокошко 3./О., Чупахин О. Я. Ионообменные материалы, их состав и свойства. Свердловск. Издательство Уральского технического университета, 1969. 149 с. Самсонов Г.В., Тростянская Е.Б., Елкин Г.Е. Ионный обмен. Поглощение органических веществ. Л., Наука, 1969. 335 с. Тулупов П. Е. Устойчивость ионообменных материалов, М., Химия, 1984. 240 с. Полянский Я. Г. Катализ с помощью ионообменников. Москва, Химия, 1973. 213 с. Кессиди Г. Кун, К.А. Окислительно-восстановительные полимеры. Москва, Химия, 1967. 214 с. Херниг Р. Ионообменники, образующие хелатные соединения. Москва, Мир, 1971. 279 с. Тремийон Б. Разделение в ионообменных смолах. Москва, Мир, 1967. 431 с. Ласкорин Б.Я., Смирнова Я. M., Gantman M.Y. Ионообменные мембраны и их применение. Москва, Госатомиздат, 1961. 162 с. Егоров Е. В., Новиков П. Д. Влияние ионизирующего излучения на ионообменные материалы. Москва, Атомиздат, 1965. 398 с. Егоров Е. В., Макарова С. Б. Ионный обмен в радиохимии. М., Атомиздат, Автор: Коршак В.В., академик Источник: Коршак В.В., Технология пластмасс, 1985 Источник: 1985.
