О ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ
В результате полимеризации этилена был получен совершенно новый продукт, который получил название «полиэтилен». Полиэтилен относится к неполярным полимерам и принадлежит к классу полиолефинов. При нагревании полиэтилен способен становиться пластичным, но в обычном состоянии это белое твердое вещество.
Методы производства полиэтилена, его формы и вид выпуска
Выпуск полиэтилена происходит в следующих традиционных формах:
-
Полиэтилен высокой плотности (низкого давления).:
При его производстве используют два метода:
- Суспензионный метод. Процесс происходит в условиях низкого давления и при применении комплексных катализаторов (металлоорганических) в суспензии.
- Газофазный метод. При этом методе реакция происходит в газовой фазе с применением тех же катализаторов на носителе.
- Полиэтилен высокого давления (низкой плотности). В этом случае в процессе применяются инициаторы радикального типа. Сам процесс полимеризации происходит в условиях высокого давления в реакторах с устройством, которое перемешивает компоненты, или в реакторах трубчатого типа.
Кроме традиционных форм выпуска полиэтилена, имеются подклассы продукта, которые отличаются специфическими эксплуатационными характеристиками. Например, бимодальный полиэтилен, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, линейный полиэтилен, обладающий низкой плотностью и прочие.
Полиэтилен выпускается в гранулированном виде. Гранулы полиэтилена могут иметь окраску и бывают от двух до пяти миллиметров в диаметре. Современная промышленность выпускает полиэтилен и в виде порошка.
Маркировка полиэтилена на российском рынке
Обычное и привычное обозначение полиэтилена, применяемое на российском рынке, – это ПЭ или PE. Но в зависимости от характеристик продукта, могут встречаться следующие обозначения:
- Полиэтилен низкой плотности. ПЭВД, ПЭНП, PELD, PEBD или LDPE.
- Полиэтилен высокой плотности. ПЭВП, ПЭНД, PEHD,HDPE.
- Полиэтилен средней плотности. ПЭСП, MDPE или PEMD.
- Полиэтилен сверхнизкой плотности. ULDPE.
- Полиэтилен, обладающий очень низкой плотностью. VLDPE.
- Линейный полиэтилен, обладающий низкой плотностью. ЛПЭНП, PELLD, LLDPE.
- Линейный полиэтилен, обладающий средней плотностью. LMDPE.
- Полиэтилен высокомолекулярный. HMWPE, VHMWPE или PEHMW.
- Полиэтилен высокомолекулярный, обладающий высокой плотностью. HMWHDPE.
- Сверхвысокомолекулярный полиэтилен. PEUHMW, UHMWPE.
- Ультравысокомолекулярный полиэтилен, обладающий высокой плотностью. UHMWHDPE.
- Сшитый полиэтилен. PEX, XLPE.
- Хлорированный полиэтилен. PEC, CPE.
- Вспенивающийся полиэтилен. EPE.
- Металлоценовый линейный полиэтилен, обладающий низкой плотностью. mLLDPE, MPE.
Однако в состав условного обозначение продукта входят и группы цифр, которые тоже имеют свое значение.
Например, полиэтилен низкого давления (высокой плотности), произведенный суспензионным методом, имеет следующее условное обозначение:
- Название материала. Полиэтилен.
- Далее следуют восемь цифр, которые обозначают стандарт и являются характеризующими для данной конкретной марки.
- Первая цифра. Цифра 2 в условном обозначении продукта означает, что процесс полимеризации этилена происходил при низком давлении и с применением комплексных катализаторов (металлоорганических).
- Вторая и третья цифры. Ими обозначается порядковый номер, который присвоен базовой марке.
- Четвертая цифра. Характеризует определенную степень гомогенизации продукта.
- Пятая цифра. Сообщает группу плотности данного полиэтилена. Для определения плотности принимают усредненное значение для данной марки.
- Шестая, седьмая и восьмая цифры. Эти цифры указываются через тире и характеризуют термопластичность данной марки.
Свойства полиэтилена
Полиэтилен является пластическим материалом, диэлектриком. Хорошо переносит механическое воздействие, не ломается, обладает малой поглотительной способностью. Полиэтилен – физиологически нейтральный продукт, лишенный запаха. Пар и газ плохо проникают через полиэтилен. Он не реагирует ни со щелочами, ни с солями, ни с соляной, плавиковой и карбоновой кислотами. Однако при реакции с пятидесятипроцентной кислотой разрушается. Так же разрушительным для полиэтилена является воздействие хлора и фтора, как в жидком, так и в газообразном виде.
Алкоголь, бензин, масло, овощные соки и вода не воздействуют на полиэтилен. В органических растворителях он почти не набухает и совсем не растворяется. Нагревание в инертном газе и в вакууме не оказывает действия на полиэтилен. Но если на воздухе полиэтилен нагреть до 80° С, он разрушится. Хотя при температуре до минус 70° С с ним ничего не происходит. Также разрушение полиэтилена происходит под воздействием ультрафиолета. Для стабилизации полиэтилена в условиях воздействия солнца, применяется сажа. Поскольку полиэтилен не испускает в атмосферу ядовитые вещества, он безвреден.
Все основные способы, которые применяются при переработке пластмасс, могут быть применены и в отношении полиэтилена. Кроме того, если полиэтилен подвергнуть хлорированию, бромированию, сульфированию, фторированию, то он может стать более теплостойким, приобрести свойства каучука или повышенную химическую стойкость. Возможно и повысить его эластичность, прозрачность и способность к адгезии путем сополимеризации с полярными мономерами, другими олефинами.
Влияние на эксплуатационные, химические и физические свойства полиэтилена оказывают, в основном, молекулярная масса полимера, а также его плотность.
Различают 2 вида полиэтилена:
- ПЭВД (высокого давления). Обладает разветвленной цепью. Более мягкий полиэтилен. Выше сопротивляемость при разрыве, проницаемость до 6 раз выше, чем у ПЭНД.
- ПЭНД (низкого давления). Пленка из этого полиэтилена жестче и плотнее. Они прочнее при сжатии и растяжении.
Повышенные прочностные качества имеет, например, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, который обладает молекулярной массой более одного миллиона. Он может применяться в диапазоне температур от -260 до +120 °С. К тому же агрессивные среды на него не действуют.
Методы переработки и применение полиэтилена
Полиэтилен – лидер среди полимеров в мировом выпуске. Его производство составляет более 30% общего объема от мирового производства полимеров.
Технология, которая применяется при производстве из полиэтилена готовых изделий, несложная. Все известные методы, которые используются при переработке, могут быть применены в отношении полиэтилена. Этот материал можно сваривать всеми возможными способами: трением, горячим газом, контактной сваркой и присадочным прутком. Для того, чтобы подвергнуть полиэтилен обработке, не нужно никакое специализированное оборудование.
Современная наука создала, а промышленность производит самые разнообразные добавки и красители, с помощью которых полиэтилен меняет свои потребительские характеристики.
Основные методы переработки полиэтилена
- Литье под давлением. С помощью этого метода изготавливают обширный спектр товаров для детей, канцтоваров и предметов бытового назначения.
- Экструзия. Таким способом получают трубы из полиэтилена, полиэтиленовые кабели, полиэтилен листовой, применяемый как в строительстве, так и в виде упаковки. Методом экструзии производят и всевозможные полиэтиленовые пленки.
- Экструзионно-выдувное формирование. Ротационное формирование. Таким путем создаются тара, посуда, емкости.
- Термовакуумное формирование. Так производят упаковочный материал.
Даже отходы полиэтиленового производства, а также полиэтилен, который уже однажды был использован, подлежат переработке. Такой процесс называется рециклинг полиэтилена. Для этого отходы и вторичный полиэтилен подвергается очистке и экструдированию. Получаемый вторичный гранулированный материал готов для производства новых изделий из полиэтилена. Например, именно такой переработке подвергаются однажды использованные одноразовые шприцы.
Отдельные виды полиэтилена широко применяются при создании строительных материалов.
Чаще всего в быту нам встречаются всевозможные пленки, которые также произведены из полиэтилена.
Полиэтиленовые пленки могут быть и технического назначения. С появлением полиэтилена упаковочная промышленность получила незаменимый материал. К основным качествам, которые выгодно отличают полиэтилен от других упаковочных материалов, относятся: невысокая плотность, химическая стойкость, прозрачность и хорошая свариваемость и многое другое. Полиэтиленовые пленки применяют для изготовления пакетов, которые в дальнейшем используют для овощей, хлеба, птицы и мяса. Из полиэтиленовых пленок изготавливают мешки для бытовых отходов. Есть и специальные упаковочные пленки, применяемые для закрепления грузов. Пленки могут быть скомбинированными с другими материалами, такими, как фольга, бумага, картон. При взаимодействии полиэтилена с винилацетатом, получаются прозрачные пленки, которые характеризуются лучшей свариваемостью.
Сополимер винилацетата с этиленом, производимый в России, имеет торговую марку «Сэвилен». Из него получаются витые шланги, которые используют для отсоса воздуха от оборудования.
Полиэтилен применяется для производства пленок широкого спектра использования, всевозможных труб и емкостей, строительных материалов и волокон, бытовых предметов и санитарно-технических изделий, протезов внутренних органов человека и деталей автомобилей и другой техники.
Все, что перечислено выше не исчерпывает возможности применения полиэтилена, потому что наука развивается, вслед за ней развивается производство, которое создает новые и новые способы использования полиэтилена. Создаются новые полиэтилены с уникальными характеристиками, такие, как, например, сверхвысокомолекулярный полиэтилен. Благодаря его ударопрочности и стойкости к истиранию, детали, изготавливаемые из него, являются самыми высокопрочными. Этот же материал используется в эндопротезировании. Из него делают суставы, челюстно-лицевые и черепные протезы.
