Полиолефин | это... Что такое Полиолефин? (original) (raw)
Полиэтиленовый пакет
Полиэтилен — полимер этилена (этена).
Содержание
Получение
На обработку поступает в виде гранул от 2 до 5 мм. Полиэтилен получают полимеризацией этилена:
_n_CH2=CH2 → [-CH2-CH2-]n
Получение полиэтилена высокого давления
Полиэтилен высокого давления (ПЭВД), или Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) образуется при следующих условиях:
- температура 150—320°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 около 150°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 около 80°C;
- давление ниже 4 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 историческое 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.
Модификации полиэтилена
Ассортимент полимеров этилена может быть значительно расширен получением сополимеров его с другими мономерами, а также путем 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.
Особняком стоят модификации так называемого "сшитого" полиэтилена ПЕх (PEx). Суть сшивки состоит в том, что молекулы в цепочке соединяются не только последовательно, но и образуются боковые связи которые соединяют цепочки между собой, за счет этого достаточно сильно изменяются физические и в меньшей степени химические свойства изделий. 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
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, приведены в таблице:
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 |
Общие свойства
Термопласт белого цвета, легко окрашивается во все цвета, тонкие листы прозрачны и бесцветны. Воскообразный на ощупь. Не чувствителен к удару, плохо склеивается. При повышении плотности возрастают жёсткость, предел прочности на разрыв, поверхностная твёрдость, температура начала размягчения (≅80—120°С).
Полиэтилен высокого давления
Физико-химические свойства ПЭВД при 20 °C
Параметр | Значение |
---|---|
Плотность, г/см³ | 0,918-0,930 |
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 определенного 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 | |||
---|---|---|---|---|
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 низкого давления
Химические свойства
Общие свойства
Устойчив к действию воды, сильных кислот и щелочей, а также органических растворителей. При повышении плотности возрастает устойчивость по отношению к большинству органических растворителей. При комнатной температуре не растворим и не набухает ни в чём. При повышенной температуре (80°С) растворим в циклогексане и четырёххлористом углероде. Под высоким давлением оный полимер можно попробовать растворить в перегретой воде (180°С). Совершенно инертен: хоть ешь его - не потравишься. Это, впрочем, не советуем, так как в промышленных марках полно всякой низкомолекулярной гадости: стабилизаторов, красителей, модификаторов смачиваемости поверхности и т. п. Со временем, впрочем, деструктирует с образованием поперечных межцепных связей, что приводит к повышению хрупкости на фоне небольшого увеличения прочности. Нестабилизировнный полиэтилен всего за год на свету превращается в рассыпающуюся в руках труху.
Переработка
Полиэтилен (кроме сверхмолекулярного) перерабатывается всеми известными для пластмасс методами, такими как экструзия, экструзия с раздувом, литьё под давлением, пневматическое формование. Экструзия полиэтилена возможна на оборудовании с установленным "универсальным" червяком.
Применение
Материал для производства плёнок (особенно упаковочных), тары, труб, деталей технической аппаратуры, диэлектрических антенн, предметов домашнего обихода и др.; электроизоляционный материал. Малотоннажная марка полиэтилена - так называемый "сверхвысокомолекулярный полиэтилен", отличающийся отсутствием каких-либо низкомолекулярных добавок, высокой линейностью и молекулярной массой, используется в медицинских целях в качестве замены хрящевой ткани суставов. Несмотря на то, что он выгодно отличается от ПЭНД и ПЭВД своими физическими свойствами, применяется редко из-за трудности его переработки, так как обладает низким ПТР и перерабатывается только литьём.
Ссылки
- ГОСТ 16338-85 (Взамен ГОСТ 16338-77) Полиэтилен низкого давления
- ГОСТ 16337-77 Полиэтилен высокого давления
- ГОСТ 10354-82 Полиэтиленовая пленка из ПВД
Wikimedia Foundation.2010.