Свойства полиэтилена

Полиэтилен Свойства полиэтилена

Полиэтилен

Полиэтилен — термопластичный полимер этилена. Самый распространенный в мире пластик. 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 — чрезвычайно низкая. Иногда в народном сознании отождествляется с целлофаном — похожим материалом растительного происхождения.

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 гг стал использоваться в пищевой промышленности как упаковка.

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 (англ.), 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 70-120 °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 %.

Следует иметь в виду, что названия «полиэтилен низкого давления», «среднего давления», «высокой плотности» и т. д. имеют чисто риторическое значение. Так, полиэтилен, получаемый по 2- и 3-му методам, имеет одинаковую плотность и молекулярный вес. Давление в процессе полимеризации при так называемых низком и среднем давлениях в ряде случаев одно и то же.

Другие способы получения полиэтилена

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

Свойства полиэтилена

Полиэтилен  - это термопластичный полимер плотностью 910-970 кг/м3 и температурой размягчения 110-130°С. Полиэтилен выпускается разными методами и различается по плотности, молекулярной массе и степени кристалличности. Существует целый ряд марок полиэтилена, отличающихся по плотности, показателям текучести расплава (ПТР), наличием или отсутствием стабилизаторов. Полиэтилен обладает высокой водостойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами. Полиэтилен становится хрупким только при t° =(-70)°С, поэтому изделия из этого материала можно эксплуатировать в суровых климатических условиях.

Недостатки полиэтилена

  • низкая теплопроводность
  • высокий коэффициент линейного расширения
  • недостаточная стойкость к УФ-излучению
  • склонность к деформации при длительном воздействии статических нагрузок.
  • Готовые изделия из полиэтилена, находящиеся длительное время в напряженном состоянии, могут растрескиваться.

Применение полиэтилена

Различают 2 группы полиэтиленов:

ПВД (ПЭВД) – полиэтилен высокого давления (низкой плотности). ПВД – легкий, прочный, эластичный материал с низкой газо-, паропроницаемостью. Предел его прочности – 2,45 МПа. Изделия из ПВД могут эксплуатироваться при температурах до 60 °C.

Применение ПВД – производство всех видов пленок, гибкой упаковки.

ПНД (ПЭНД) - полиэтилен низкого давления (высокой плотности). ПНД – более прочный и жесткий материал по сравнению с ПВД. Механическая прочность ПНД в 2 раза выше, чем у ПВД. Предел его прочности – 4,9 МПа. Изделия из ПНД могут эксплуатироваться при температурах до 100 °C.

Применение ПНД– емкости хозяйственного и технического назначения, крышки для хозяйственных банок, фитинги, галантерейные изделия.

Переработка полиэтилена

  • литье под давлением;
  • экструзия;
  • прессование.

<< Назад