Массовое распространение полиэтилена кратко

Обновлено: 02.07.2024

Представляет собой воскообразную массу белого цвета (тонкие листы прозрачны и бесцветны). Химически- и морозостоек, изолятор, не чувствителен к удару (амортизатор), при нагревании размягчается (80—120°С), при охлаждении застывает, адгезия (прилипание) — чрезвычайно низкая. Иногда в народном сознании отождествляется с целлофаном — похожим материалом растительного происхождения.

Содержание

История

Изобретателем полиэтилена считается немецкий инженер Ганс фон Пехманн, который впервые случайно получил этот продукт в 1899 году. Однако это открытие не получило распространения. Вторая жизнь полиэтилена началась в 1933 году благодаря инженерам Эрику Фосету и Реджинальду Гибсону. Сначала полиэтилен использовался в производстве телефонного кабеля и лишь в 1950-е годы стал использоваться в пищевой промышленности как упаковка [2] .

Названия

Получение

На обработку поступает в виде гранул от 2 до 5 мм. Полиэтилен получают полимеризацией этилена:

Получение полиэтилена высокого давления

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД), или Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), образуется при следующих условиях:

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

в автоклавном или трубчатом реакторах. Реакция идёт по радикальному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000—500 000 и степень кристалличности 50-60 %. Жидкий продукт впоследствии гранулируют. Реакция идёт в расплаве.

Получение полиэтилена среднего давления

Полиэтилен среднего давления (ПЭСД) образуется при следующих условиях:

температура 100—120 °C;
давление 3—4 МПа;
присутствие катализатора (катализаторы Циглера — Натта, например, смесь TiCl₄ и AlR₃);

продукт выпадает из раствора в виде хлопьев. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 300 000—400 000, степень кристалличности 80-90 %.

Получение полиэтилена низкого давления

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД), или Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), образуется при следующих условиях:

температура 120—150 °C;
давление ниже 0.1 — 2 МПа;
присутствие катализатора (катализаторы Циглера—Натта, например, смесь TiCl₄ и AlR₃);

Полимеризация идёт в суспензии по ионно-координационному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000—3 000 000, степень кристалличности 75-85 %.

Другие способы получения полиэтилена

Существуют и другие способы полимеризации этилена, например под влиянием радиоактивного излучения, однако они не получили промышленного распространения.

Модификации полиэтилена

Ассортимент полимеров этилена может быть значительно расширен получением сополимеров его с другими мономерами, а также путём получения композиций при компаундировании полиэтилена одного типа с полиэтиленом другого типа, полипропиленом, полиизобутиленом, каучуками и т. п.

На основе полиэтилена и других полиолефинов могут быть получены многочисленные модификации — привитые сополимеры с активными группами, улучшающими адгезию полиолефинов к металлам, окрашиваемость, снижающими его горючесть и т. д.

Различают 4 вида сшитого полиэтилена (по способу производства): пероксидный (а), силановый (b), радиационный (с) и азотный (d). Наибольшее распространение получил РЕх-b, как наиболее быстрый и дешёвый в производстве.

Молекулярное строение

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 12 мая 2011.

Макромолекулы полиэтилена высокого давления (n≅1000) содержат боковые углеводородные цепи C₁—С₄, молекулы полиэтилена среднего давления практически неразветвлённые, в нём больше доля кристаллической фазы, поэтому этот материал более плотный; молекулы полиэтилена низкого давления занимают промежуточное положение. Большим количеством боковых ответвлений объясняется более низкая кристалличность и соответственно более низкая плотность ПЭВД по сравнению с ПЭНД и ПЭСД.

Показатели, характеризующие строение полимерной цепи различных видов полиэтилена:

Показатель	ПЭВД	ПЭСД	ПЭНД
Общее число групп СН₃ на 1000 атомов углерода:	21,6	5	1,5
Число концевых групп СН₃ на 1000 атомов углерода:	4,5	2	1,5
Этильные ответвления	14,4	1	1
Общее количество двойных связей на 1000 атомов углерода	0,4—0,6	0,4—0,7	1,1-1,5
в том числе:
винильных двойных связей (R-CH=CH₂), %	17	43	87
винилиденовых двойных связей ( ), %	71	32	7
транс-виниленовых двойных связей (R-CH=CH-R'), %	12	25	6
Степень кристалличности, %	50-65	75-85	80-90
Плотность, г/см³	0,91-0,93	0,93-0,94	0,94-0,96

Полиэтилен HDPE (Hight Density PE - высокая плотность)

Физико-химические свойства ПЭНД при 20°C:

Параметр	Значение
Плотность, г/см³	0,94-0,96
Разрушающее напряжение, кгс/см²
при растяжении	100—170
при статическом изгибе	120—170
при срезе	140—170
относительное удлинение при разрыве, %	500—600
модуль упругости при изгибе, кгс/см²	1200—2600
предел текучести при растяжении, кгс/см²	90-160
относительное удлинение в начале течения, %	15-20
твёрдость по Бринеллю, кгс/мм²	1,4-2,5

С увеличением скорости растяжения образца разрушающее напряжение при растяжении и относительное удлинение при разрыве уменьшаются, а предел текучести при растяжении возрастает.

С повышением температуры разрушающее напряжение полиэтилена при растяжении, сжатии, изгибе и срезе понижается. а относительное удлинение при разрыве возрастает до определённого предела, после которого также начинает снижаться

Изменение разрушающего напряжения при сжатии, статическом изгибе и срезе в зависимости от температуры (определено при скорости деформации 500 мм/мин и толщине образца 2 мм):

Разрушающее напряжение, кгс/см²	Температура, ºС
Разрушающее напряжение, кгс/см²	20	40	60	80
при сжатии	126	77	40	-
при статическом изгибе	118	88	60	-
при срезе	169	131	92	53

Зависимость модуля упругости при изгибе ПЭВД от температуры:

Температура, °С	-120	-100	-80	-60	-40	-20	0	20	50
Модуль упругости при изгибе, кгс/см²	28100	26700	23200	19200	13600	7400	3050	2200	970

Необходимо отметить, что свойства изделий из полиэтилена будут существенно зависеть от режимов их изготовления (скорости и равномерности охлаждения) и условий эксплуатации (температуры, давления, продолжительности. воздействия нагрузки и т. п.).

Полиэтилен высокого давления LDPE (Low Density PE - низкая плотность)

Химические свойства

Общие свойства

Устойчив к действию воды, не реагирует с щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими кислотами, даже концентрированной серной кислоты, но разлагается при действии 50%-ой азотной кислоты при комнатной температуре и под воздействием жидкого и газообразного хлора и фтора.

При комнатной температуре нерастворим и не набухает ни в одном из известных растворителей. При повышенной температуре (80 °C) растворим в циклогексане и четырёххлористом углероде. Под высоким давлением может быть растворён в перегретой до 180 °C воде.

Со временем, деструктурирует с образованием поперечных межцепных связей, что приводит к повышению хрупкости на фоне небольшого увеличения прочности. Нестабилизированный полиэтилен на воздухе подвергается термоокислительной деструкции (термостарению). Термостарение полиэтилена проходит по радикальному механизму, сопровождается выделением альдегидов, кетонов, перекиси водорода и др.

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД), или высокой плотности (HDPE), применяется при строительстве полигонов переработки отходов, накопителей жидких и твёрдых веществ, способных загрязнять почву и грунтовые воды. [4]

Переработка

Применение

Полиэтиленовый порошок используется как термоклей [5] . (бронепанели в бронежилетах) [6]
Корпуса для лодок[7] , вездеходов, деталей технической аппаратуры, диэлектрических антенн, предметов домашнего обихода и др.;

Утилизация

Переработка

Изделия из полиэтилена пригодны для переработки и последующего использования.

Сжигание

При нагревании полиэтилена выше 140 °С возможно выделение в воздух летучих продуктов термоокислительной деструкции, содержащих уксусную кислоту, формальдегид (оказывает общетоксичное действие), ацетальдегид (вызывает раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, удушье, резкий кашель, бронхиты, воспаление легких), оксид углерода (вызывает удушье).

Полиэтилен - это полимер этилена термопластичного типа. Наиболее распространённый вид пластмассы, в мире его используются более 80 млн тонн, а в минуту используется более 1 миллиона полиэтиленовых пакетов.

История

Полиэтилен впервые был синтезирован немецким инженером в 1899 году. Он случайно получил полиэтилен в ходе проведения эксперимента с диазоменотаном, но в этот период он не получил широкой популярности.

Впервые в промышленности полиэтилен был применён в 1933 году. Ученые инженеры используя высокое давление смогли получить восковое вещество белого цвета, которое и по сей день именуется как полиэтилен.

Массовое промышленное производство материала началось в 1939 году в ходе проведения эксперимента английского химика, который является создателем технологии синтеза полиэтилена под высоким давлением.

В 1941 году с началом Второй мировой войны массовое производство полиэтилена было засекречено, так как он обладает низкими характеристиками потерь на высоких радиочастотах. С того самого времени, изделие использовалась в военной промышленности для изоляции кабелей и радиолокационных станций. Во времена Второй мировой войне британские ученые продолжали исследования полиэтилена и в 1944 году в США запустили массовое коммерческое производство.

В 1950 году он стал использоваться в качестве упаковки в пищевой промышленности. Благодаря такой инновации удалось увеличить сроки хранения продуктов. В том же самом году в британских супермаркетах полиэтиленовые пакеты стали использоваться массово.

В 1991 году британская компания запустила программу скидок на продукты питания при вторичном использовании полиэтиленовых пакетов. Британские и американские компании в 1991 году оплачивали вторичное использование полиэтиленовых пакетов своим клиентам. Открылись специализированные пункты, позволяющие обменять старые полиэтиленовые пакеты на новые, что снижало вред для окружающей среды и позволяло людям сэкономить денежные средства.

Так, полиэтиленовые пакеты возникли практически во всех странах в торговой сфере и полностью заменили бумажные изделия.

На сегодняшний день созданные инновационные биоразлагаемые пакеты, которые набирают всё большую популярность из-за своей экологической безопасности. Во многих странах мира появился закон об ограничении использования полиэтиленовых пакетов в связи с тем, что они разлагаются более одной тысячи лет. Полиэтиленовое полотно плотно вошло в жизни современного человека и в ближайшие годы спрос на такую продукцию, по мнению социологов, снижаться не будет.

АкоЛет - экологические технологии в производстве полиэтиленовой продукции. Новые возможности для вашего бизнеса!

Полиэтилен – это материал, получаемый из этилена. Это термопластичный полимер, который в толстом слое становится непрозрачным. Его химическая структура – это цепочка атомов углерода, к каждому из которых присоединяется по две молекулы водорода.

Полиэтилен нашел широкое распространение среди упаковочных материалов, на то есть свои причины. Он устойчив к воздействию солей, водных растворов, щелочей и кислот. При температуре выше 60 градусов Цельсия азотная и серная кислота могут разрушить материал, но в обычных условиях он зарекомендовал себя как прочный, надежный, долговечный.

Современные производители предлагают изделия из полиэтилена двух разновидностей. Первую группу составляют материалы высокого давления или низкой плотности, а вторую – полиэтилен низкого давления или высокой плотности. Последние часто называют линейными полиэтиленами. Поскольку группы материалов различаются по свойствам: температуре плавления, плотности, прочности, твердости, их используют для различных целей. Тонкие пленки отличаются повышенной гибкостью и прозрачностью, а листы из данного материала являются жесткими и матовыми.

Данный полимер отличается устойчивостью к ударным нагрузкам. Помимо этого, он является морозостойким. Упаковки из полиэтилена сохраняют свои качества при температурах от -70 до +60 градусов Цельсия. Некоторые разновидности материала могут выдерживать температуры до -120 градусов.

Как и любого состава, у полиэтилена есть и недостатки. Главным из них считается быстрое старение материала. Чтобы снизить воздействие данного фактора, в состав полимера производители вводят противостарители: специальные амины, фенолы, газовую сажу.

Какие изделия можно получить из полиэтилена? В первую очередь это пленки толщиной от 0,03 до 0,30 мм и шириной до 1400 мм. Помимо тонких пленок, из данного материала получают листы шириной до 1400 мм и толщиной в 1-6 мм. Они находят свое применение в качестве электроизоляционного и футировочного изделия. Меньшая часть полиэтилена идет на изготовление мешков, сумок, облицовки коробок и ящиков, а также на получение другой тары.

Пленки применяются при упаковке замороженных продуктов, а в сельском хозяйстве полиэтиленовые листы заменяют стекла в парниках и теплицах. Черная пленка способна задерживать тепло, поэтому используется при выращивании бобовых и плодово-ягодных культур, овощей. Также черной полиэтиленовой пленкой выстилают дно водоемов и каналов, силосные ямы. Все чаще данный материал используют для оформления навесов над оборудованием и транспортом, над помещениями для хранения урожая.

Если необходимо использовать материал повышенной прочности, то можно обратиться к армированному полиэтилену. Он состоит из двух пленок, между которыми проходят армирующие нити из природных или синтетических волокон. Иногда роль армирования выполняет редкая стеклянная ткань.

Таким образом, полиэтилен можно назвать универсальным упаковочным материалом, незаменимым в быту и на производстве.

На сегодняшний день именно полиэтилен является самым массовым химическим соединением, используемым при производстве упаковочных материалов, разнообразной тары, оплеток проводов и т.п. Несмотря на то, что постоянно появляются и внедряются в промышленное производство все новые и новые материалы синтетического происхождения, полиэтилен не только не утрачивает свою роль, но и укрепляет свои позиции.

Первые неудачные попытки полимеризации этилена

С точки зрения химии полиэтилен представляет собой не что иное, как продукт полимеризации этилена. Попытки осуществить этот процесс предпринимались некоторыми русскими учеными с мировым именем, например, Александром Михайловичем Бутлеровым, Гавриилом Гавриловичем Густавсоном. Последний в 1884 году пытался синтезировать полиэтилен с использованием в качестве катализатора бромистого алюминия, однако должной степени полимеризации ему достичь не удалось: полученное вещество имело низкомолекулярный состав и жидкую консистенцию.

Полиэтилен: изобретен волею случая

Первый промышленный полиэтилен

Тот полиэтилен, который практически идентичен современному, выпускаемому промышленными предприятиями, был синтезирован в 1933 году английскими учеными Реджинальдом Джибсоном и Эриком Фоссетом — сотрудниками исследовательского центра химической компании Imperial Chemical Industries (ICI). В процессе своих экспериментов по воздействию высоких давлений на различные газы они обратили внимание на то, что некоторые части применяемого для этого оборудования покрылись веществом, похожим на парафин. Повторить полученный эффект они, правда, не смогли, зато в 1935 году это удалось сделать Майклу Перину. Именно он создал технологию, которая стала основой того процесса, который по сей день используется при промышленном производстве полиэтилена.

Разновидности и применение полиэтилена

Все то полиэтиленовое сырье, которые сейчас выпускается профильными химическими предприятиями, подразделяется на три вида:

Изначально этот материал использовался для изоляции электропроводов, а в 1940 году его стали применять для создания изоляции проводов радиочастотных. Тару и упаковку из полиэтилена в значительных объемах начали выпускать в средине прошлого века.

Читайте также: