Группа компаний техпром

Полиэтилен

Полиэтилен является термопластичным полимером этилена. Органическое соединение и обладает длинными молекулами …—CH2—CH2—CH2—CH2—…, «-» - ковалентные соединения между углеродными атомами.

Полиэтилен является воскообразной массой белого цвета. Химически стоек, обладает морозостойкостью, является изолятором, не имеет чувствительности к удару, при прогреве от 80 до 120оС может размягчаться, а при охлаждении застывать. Прилипание (адгезия) у полиэтилена очень низкая.

Полиэтилен получается полимеризацией этилена.

ПЭНП (полиэтилен низкой плотности) или ПЭВД (полиэтилен высокого давления) может образоваться в трубчатом или автоклавном реакторах в условиях присутствия инициатора (органического пероксида или кислорода), давления от 150 до 300 МПа и температуры от 200 до 260оС. Реакция идет по механизму радикальному. Сделанный по этому способу полиэтилен обладает уровнем кристалличности от 50 до 60%, а молекулярный вес составляет от 80 тысяч до 500 тысяч.

ПЭСД (полиэтилен среднего давления) может образоваться в условиях присутствия катализатора (Циглер-Натта, смесь AIR3 и TiCl4), давления от 3 до 4 МПа и температуры от 100 до 120оС. Из раствора продукт получается в виде хлопьев. Такой полимерный материал обладает уровнем кристалличности от 80 до 90%, а молекулярный вес составляет от 300 тысяч до 400 тысяч.

ПЭВП (полиэтилен высокой плотности) или ПЭНД (полиэтилен низкого давления) может образоваться в условиях присутствия катализатора (Циглер-Натта, смесь AIR3 и TiCl4), давления от 0,1 до 2 МПа и температуры от 120 до 150оС. Такой полиэтилен обладает уровнем кристалличности от 75 до 85%, а молекулярный вес составляет от 80 тысяч до 3 млн.

Есть также разные методы полимеризации этилена, к примеру, под воздействием радиоактивного излучения, но промышленного распространения они не получили. Получением сополимеров, получением соединений во время компаундирования одного полиэтилена с другим, каучуками, полиизобутиленом, полипропиленом и так далее, расширяется ассортимент этиленовых сополимеров.

На базе полиэтилена могут получаться множество модификаций – сополимеры (привитые) с группами активными, которые снижают горючесть, улучшают окрашиваемость, прилипание (адгезию) и прочие качества.

Особое значение имеют модификации ПЭ-С (РЕ-Х) «сшитого» полиэтилена. Смысл сшивки в том, что в цепочке молекулы связываются и последовательно, и образуя боковые соединения, соединяющие между собой цепочки. Из-за этого физические и химические качества изделий сильно меняются.

Сшитые полиэтилены по методу производства бывает 4 типа: азотный (d), радиационный (c), (b) силановый, (a) пероксидный. Наиболее действенным и быстрым является PEx-b.Наличие низкой плотности и кристалличности ПЭВД по сравнению с ПЭСД и ПЭНД можно объяснить большим числом боковых ответвлений. Макромолекулы полиэтилена, имеющего высокое давление, включают в себя боковые С1 – С4 углеводородные цепи.

Молекулы полиэтилена, имеющего среднее давление, в сущности неразветвленные, содержат в себе большую порцию кристаллической фазы, этим и объясняется его плотность. Промежуточное положение занимают молекулы полиэтилена, имеющего низкого давление.

Полимерная цепь ПЭНД, строение.

Общее количество СН3 на 1000 углеродных атомов – 1,5.

Количество концевых групп CH3 на 1000 углеродных атомов: - 1,5.

Ответвления этильные – 1.

Общее число двойных связей на 1000 углеродных атомов – от 1,1 до 1,5.

Общее число двойных винилиденовых связей – 7%.

Общее число двойных винильных связей (R-CH=CH2) – 87%.

Общее число двойных транс-виниленовых связей (R-CH=CH-R’) – 6%.

Уровень кристалличности – от 80 до 90%.

Насыщенность – от 0,94 до 0,96 г/см2.

Полимерные цепи ПЭСД и ПЭВД, строение.

Общее количество СН3 на 1000 углеродных атомов – 5; 21,6.

Количество концевых групп CH3 на 1000 углеродных атомов: - 2; 4,5.

Ответвления этильные – 1; 14,4.

Общее число двойных связей на 1000 углеродных атомов – от 0,4 до 0,7: от 0,4 до 0,6.

Общее число двойных винилиденовых связей – 32%; 71%.

Общее число двойных винильных связей (R-CH=CH2) – 43%; 17%.

Общее число двойных транс-виниленовых связей (R-CH=CH-R’) – 25%; 12%.

Уровень кристалличности – от 75 до 85%; от 55 до 65%.

Насыщенность – от 0,93 до 0,94 г/см2; от 0,91 до 0,93%.

Физико-химические характеристики ПЭНД при температуре 20оС.

Насыщенность – от 0,94 до 0,96%.

Разрушающее напряжение во время растяжения – от 100 до 170.

Разрушающее напряжение во время изгиба (статического) – от 120 до 170.

Разрушающее напряжение во время среза – от 140 до 170.

Сравнительное удлинение во время разрыв – от 500 до 600%.

Модуль упругости во время изгиба – от 1200 до 2600 кгс/см2.

Максимум текучесть во время растяжения – от 90 до 160 кгс/см2.

В начале течения сравнительное удлинение – от 25 до 20%.

 

По Бринеллю твердость – от 1,4 до 2,5.

Полиэтилен стоек к влиянию воды, с растворами базовых, кислых и нейтральных солей, неорганическими и органическими кислотами, щелочами всякой концентрации не реагирует. При нормальной (комнатной) температуре под воздействием газообразного и жидкого фтора и хлора, нормальной (комнатной) температуры и  азотной 50%-ной кислоты, полиэтилен может разлагаться.

Полиэтилен нерастворим при комнатной температуре, а также ни в одном из растворителей не набухает. В четыреххлористом углероде и циклогексане может раствориться при 80оС температуре. Также может раствориться в перегретой воде (180оС) под высоким давлением.

Материал применяется в производстве таких изделий, как корпус для вездеходов, лодок, компонентов технического устройства, вещей домашнего обихода, диэлектрических антенн и так далее; брони (бронежилет, бронепанель); электроизоляционного материала, полимерных труб для дренажа, канализации, газо- и водоснабжения; тары (банки, бутылки, ящики, горшки, канистры и так далее); полиэтиленовой пленки.