«Эксимпак-Оборудование» — российский поставщик оборудования для упаковочной и перерабатывающей индустрии с 1997 года
Главная / Статьи / Что такое полиэтилен?

Что такое полиэтилен?

10.09.2013
Рейтинг: 4.1/5 из 29

Полиэтилен (ПЭ) [–CH2–CH2–]n - органическое соединение. Молекула ПЭ представляет собой длинную цепь из атомов углерода, к каждому из которых присоединено по два атома водорода.

Нередко по ошибке полиэтилен называют целлофаном. Это абсолютно разные материалы, хотя внешне они очень похожи. Целлофан - вещество, сырьем для которого служит переработанная целлюлоза. Благодаря натуральному составу он быстрее разлагается в природе и обладает свойством влагопроницаемости. Производство целлофана трудоемко и затратно, поэтому полиэтилен понемногу вытесняет целлофан из пищевой и иных отраслей экономики рядом своих преимуществ.

К свойствам полиэтилена относятся:

Это соединение существует в двух модификациях, различных по структуре, свойствам и методу изготовления. В зависимости от последнего образуются макромолекулы полиэтилена разной степени разветвления и плотности. Полиэтилен подразделяют на две основные группы:

HDPE прочнее LDPE. Это очень твёрдый, прочный, жесткий термопласт, применяемый для литьевого или выдувного формования. Ёмкости, которые производят такими способами, широко используются в домашнем хозяйстве и промышленности.

История и производство полиэтилена

Сырьем для производства полиэтилена является газ этен (этилен).

Изобретателем ПЭ считают немецкого ученого Ганса фон Пехманна, который во время опытов обнаружил на дне пробирки осадок, напоминающий воск. Открытие было совершено в конце XIX века, но не заслужило всеобщего признания.

Промышленное производство полиэтилена началось в Англии в 1933 году. Первоначально материал получали при 180°С, давлении до 152 МПа и использовании кислорода как инициатора процедуры полимеризации. До 1950-х годов из материала создавали телефонные кабели, а позже он нашел применение в пищевой индустрии в качестве упаковки.

Данный период времени ознаменовался открытием профессором Циглером (Ziegler) катализаторов (“ускорителей”), позволивших проводить полимеризацию этилена при атмосферных давлениях и температурах. В эти же годы в США компаниями Phillips Petroleum и Standard Oil были разработаны другие методы создания полиэтилена в условиях низкого давления. Эти открытия были важны потому, что получаемые продукты существенно отличались от обычного ПЭ.

У Циглера ускорял химическую реакцию тетрахлорид титана, у Phillips - частично восстановленный оксид хрома, нанесенный на алюмосиликат, а у Standard Oil of Indiana применен оксид никеля на активированном угле. Используемые принципы можно рассмотреть, обращаясь к процессу Циглера:

  1. каталитическая система суспендирована (взвешена) в жидком углеводороде;
  2. через суспензию пропускается газообразный этилен;
  3. устанавливается давление, близкое к атмосферному, температура: 50-75 °С;
  4. продукт выпадает в виде зернистого порошка;
  5. образовавшееся вещество перемешивают, пока вязкость его не станет такой, чтобы препятствовать эффективному диспергированию (измельчению твёрдых тел/жидкостей);
  6. стадия дезактивации, разложения, удаления катализатора;
  7. регенерация растворителя;
  8. сушка, экструзия, грануляция полимера.

Остатки “ускорителя” могут повлиять на электрические свойства материала, поэтому стадия их эффективного удаления имеет большое значение. Для этого используют разные способы:

- Пропускание сухого хлорида водорода и образование растворимого в спирте комплексного соединения с титаном. После предварительной отмывки спиртом полимер тщательно промывают водой. Полученную в результате суспензию фильтруют и центрифугируют, а затем сушат.

- Использование более высоких температур ('100475 °С) и давлений (2750-3450 кН/м2). В качестве растворителя используют циклогексан при температурах растворения ПЭ, удаляя примерно 100% раствора. Катализатор убирают посредством центрифугирования, а полимер получают после охлаждения, гранулирования и сушки.

В 1960-е годы фирма Union Carbide Corp. создала газофазный процесс производства ПЭВП, используя специально созданную каталитическую систему. Этилен, водород, катализатор и сомономер (если он применяется) подают непрерывно в газофазный реактор, где идет полимеризация при 1960 кН/м2 и 85-100 °С. Из реактора субстанцию выгружают в резервуар для очистки, впоследствии направляя её через газозапорный вентиль в силосы - хранилища. Из силосов продукт отбирают для смешения и грануляции. При газофазной полимеризации не используется растворитель, поэтому его не нужно отделять от высокомолекулярного соединения или регенерировать. Удаление остатков катализатора тоже не требуется, так как эффективность его очень высока.

Производство полиэтилена при низком давлении не требует сложного технического оснащения. В этом заключается его основное преимущество. Однако этапы создания ПЭ при высоком давлении не нуждаются в синтезе катализатора, очистке полимера от его остатков, регенерации растворителей. Выбор конкретного метода делают, учитывая конкретные условия: существующие системы газоразделения/газоочистки, требования к готовому материалу и другие.

Физико-химические свойства полиэтилена

Пленка из полиэтилена высокой плотности (HDPE) прочнее и прозрачнее пленки LDPE, формованные детали могут иметь меньшее сечение, трубы и волокна обладают большей прочностью.

Область его применения сужает высокая проницаемость материала для кислорода, двуокиси углерода, ароматических веществ, а также проблема растрескивания при контакте с определенными средами (растворами смачивающих веществ).

Различные свойства HDPE по сравнению с LDPE обусловлены его высокой плотностью. При одинаковой толщине изделия из HDPE жестче,а их поверхность тверже. Температура плавления на 20°С выше, что дает возможность изготовления упаковок с более высокой теплостойкостью (кратковременно до 100°С).

Полиэтилен удачно сочетает:

ПЭНД перерабатывается практически всеми базовыми способами, используемыми при работе с термопластами – экструзия, выдув, литье под давлением, ротоформование (ротационное формование).

 
Консультация технолога