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.
