ПОЛИЭТИЛЕН И ПЛАСТИЧЕСКИЕ
МАССЫ НА ЕГО ОСНОВЕ
Выполнила: Анжапарова. Р.
Группа: ХТ-10-6Р
Проверила: Тасанбаева. Н. Е.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ЮЖНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М.АУЕЗОВА
ПЛАН
Введение
- Промышленное производство полиэтилена
- Виды, марки полиэтилена
- Свойства полиэтилена
- Области применения полиэтилена
Литература
ВВЕДЕНИЕ
- Полиэтиле́н — термопластичный полимер этилена. Является органическим соединением и имеет длинные молекулы …—CH2—CH2—CH2—CH2—…, где «—» обозначает ковалентные связи между атомами углерода. Самый распространённый 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, агдезия (прилипание) — чрезвычайно низкая. Иногда в народном сознании отождествляется с целлофаном — похожим материалом растительного происхождения.
- 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.
- Полиэтилен – это пластичный материал, который имеет хорошие диэлектрические свойства и небольшую поглотительную способность. Он физиологически нейтрален, ударостоек, не ломается и не имеет запаха. Обладает низкой газопроницаемостью и паропроницаемостью. Полиэтилен не реагирует со всеми щелочами, растворами каких бы то ни было солей, концентрированной плавиковой и соляной кислотами. Материал устойчив к бензину, алкоголю, маслу, овощным сокам, воде. В органических растворителях не растворим, но может ограниченно в них набухать. Разрушающее действие на полиэтилен оказывают 50% азотная кислота, а также жидкие и газообразные галогены фтор и хлор.
ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
ПОЛИЭТИЛЕНА
- Первое промышленное производство полиэтилена (методом высокого давления) началось в Англии, где он использовался при производстве провода с полиэтиленовой изоляцией. Немногим позже производство полиэтилена началось в США, Германии и СССР.
- Начиная с 1940 г. новый полимер стал применяться для изоляции уже радиочастотных проводов. Вскоре компания ICI создала мощности по производству полиэтилена и через некоторое время он был применен для производства телефонного кабеля, опоясавшего впервые весь земной шар. Во Вторую мировую войну полиэтилен имел очень важное стратегическое значение, так как являлся критически важным компонентом для производства радаров. И только в пятидесятые годы, во время расцвета британских супермаркетов, началось массовое использование данного полимера.
Основным сырьем для него
является этилен. Синтезируют полиэтилен
при низком, среднем и высоком
давлениях. В основном полиэтилен
выпускают в гранулах диаметром
от 2 до 5 мм, намного реже в виде
порошка.
Существует четыре основных
способа производства полиэтилена,
с помощью которых получают:
- полиэтилен высокого давления (ПВД)
- полиэтилен низкого давления (ПНД)
- полиэтилен среднего давления (ПСД)
- линейный полиэтилен высокого давления (ЛПВД)
ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИЭТИЛЕНА
ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (ПВД) ИЛИ НИЗКОЙ
ПЛОТНОСТИ (ПНП)
- В промышленности ПВД получают при высоком давлении путем полимеризации этилена в автоклаве или в трубчатом реакторе. Процесс в реакторе происходит по радикальному механизму под действием кислорода, органических пероксидов (лаурил, бензоил) или их смесей. Смешанный с инициатором, нагретый до семисот градусов и сжатый компрессором до двадцати пяти мегапаскаль, этилен сначала поступает в первую часть реактора, где разогревается до тысяча восемьсот градусов, а потом во вторую - для полимеризации при температуре от 190 до 300 градусов и давлении от 130 до 250 мегапаскалей. В среднем этилен находится в реакторе от 70 до 100 секунд. Степень превращения до двадцати процентов, все зависит от типа и количества инициатора. Из полученного полиэтилена удаляют не прореагировавший этилен, затем его охлаждают и гранулируют. Гранулы подсушивают и упаковывают. Товарный ПВД выпускают в виде неокрашенных и окрашенных гранул.
ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИЭТИЛЕНА
НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ (ПНД) ИЛИ ВЫСОКОЙ
ПЛОТНОСТИ (ПВП)
ПНД получают в промышленности
с помощью низкого давлении. Для
этого используют три основных
технологии:
- полимеризация происходит в суспензии
- полимеризация происходит в растворе (гексане)
- газофазная полимеризация
Самый распространенный способ
— это полимеризация в растворе.
Полимеризация в растворе проводится
при температуре от 160 до 2500 градусов
и давлении от 3,4 до 5,3 мегапаскалей,
контакт с катализатором происходит
в течении 10-15 минут. Выделяется полиэтилен
из раствора с помощью удаления
растворителя: сначала в испарителе,
потом в сепараторе и затем
в вакуумной камере гранулятора.
Гранулированный полиэтилен пропаривается
водяным паром (температура, превышающая
температуру плавления полиэтилена).
Товарный ПНД выпускают в виде
неокрашенных и окрашенных гранул
и иногда в порошке.
ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИЭТИЛЕНА
СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ (ПСД)
ПСД получают в промышленности
при среднем давлении путем
полимеризации этилена в растворе.
Полиэтилен СД образуется при:
- температуре - 150 градусов
- давление до 4 мегапаскалей
- наличие катализатора (Циглера—Натта)
ПСД из раствора выпадает
в виде хлопьев.
Полиэтилен, полученный таким образом,
имеет:
- средневесовой молекулярный вес до 400
000
- степень кристалличности до 90 процентов
ПРОИЗВОДСТВО ЛИНЕЙНОГО
ПОЛИЭТИЛЕНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (ЛПВД)
ИЛИ НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ (ЛПНП)
Линейный полиэтилен высокого
давления получают с помощью
химической модификации ПВД (при
температуре в 150 градусов и 30-40 атмосферах).
ЛПНП по структуре подобен
ПЭВП, но имеет более длинные
и многочисленные боковые ответвления.
Производство линейного полиэтилена
происходит двумя способами:
- газофазная полимеризация
- полимеризация в жидкой фазе — наиболее популярный
Производство линейного полиэтилена
вторым способом происходит в
реакторе с сжиженным слоем. В
основание реактора подается
этилен, полимер же отводят непрерывно,
при этом постоянно сохраняя
в реакторе уровень сжиженного
слоя. Условия: температура около
ста градусов, давление от 689 до 2068
кН/м2. Эффективность способа полимеризации
в жидкой фазе ниже, чем у
газофазного. Однако данный способ
имеет и свои плюсы — размер
установки значительно меньшее,
чем у оборудования для газофазной
полимеризации, и существенно ниже
капиталовложения.
ПВД, ПНД, ПСД и ЛПВД отличаются
друг от друга и по своей
структуре и по своим свойствам,
соответственно, и применяются они
для решения различных задач.
На ряду с выше перечисленными
способами полимеризации этилена
существуют и другие, однако промышленного
распространения они не получили.
ВИДЫ ПОЛИЭТИЛЕНА
- Полиэтилен - это термопластичный прозрачный полимер с высокой химической стойкостью. Сырьем для него служит простейший олефин - газ этилен. Полиэтилен получают путем полимеризации этилена при низком и высоком давлениях в виде гранул от 2 до 5 мм.
Существует четыре основных
вида полиэтилена:
- полиэтилен высокого давления - ПВД
- полиэтилен среднего давления - ПСД
- полиэтилен низкого давления - ПНД
- линейный полиэтилен высокого давления - ЛПВД
По мимо выше перечисленных
существуют специальные виды
полиэтилена, которые используются
для создания специальных строительных
материалов. К таким видам относятся:
- сшитый полиэтилен - PEX
- вспененный полиэтилен - ПП
- хлорсульфированный полиэтилен - ХСП
- сверхвысокомолекулярный полиэтилен - СВМП
Сшитый полиэтилен (PEX) - полиэтилен с большим молекулярным
весом, получаемый из обычного ПНД путем
сшивания его линейных молекул при помощи
ионизирующего излучения (PE-Xc), органсилоксанов
(PE-Хb) или пероксидов (РE-Xa) с помощью повышенного
давления, которое вызывает образование
поперечных дополнительных связей. Сохраняя
все преимущества обычного полиэтилена,
сшитый полиэтилен имеет большую прочность
и теплостойкость, не течет при нагреве.
Применяется PEX для систем водоснабжения,
трубопроводов, отопления.
- ВСПЕНЕННЫЙ ПОЛИЭТИЛЕН (ПП - ПЕНОПОЛИЭТИЛЕН)
Вспененный полиэтилен (ПП - пенополиэтилен) – экологически
чистый, безопасный полиэтилен, получаемый
путем вспенивания его бутан пропановой
смесью. Пенополиэтилен имеет гладкую
внешнюю поверхность, мелкопористую структуру,
высокую упругость, эластичность, высокую
химическую, биологическую стойкость
и долговечность. Так как вспененный полиэтилен
состоит из замкнутых воздушных пор, он
имеет низкое влагопоглощение и низкую
теплопроводность, поэтому успешно используется
в строительстве и из него изготавливают
теплоизоляционные материалы самого разного
применения.
- ХЛОРСУЛЬФИРОВАННЫЙ ПОЛИЭТИЛЕН (ХСП)
Хлорсульфированный полиэтилен (ХСП) - каучукоподобный
полиэтилен, получаемый при его взаимодействии
с сернистым ангидридом и хлором. Такой
полиэтилен имеет способность к вулканизации.
Хлорсульфированный полиэтилен прекрасно
растворяется в хлорированных углеводородах
и ароматических растворителях (ксилоле,
толуоле), плохо - в ацетоне и совсем ни
как - в алифатических углеводородах. ХСП
обладает высокой термостойкостью, атмосферной
и химической стойкостью; не поддается
действию щелочей, кислот и сильных отвердителей,
но разрушается под действием уксусной
кислоты, ароматических и хлорированных
углеводородов. Используется хлорсульфированный
полиэтилен для получения износостойких
и коррозионностойких покрытий полов,
а также клеев и герметиков. На основе
ХСП получают атмосферостойкие и коррозионностойкие
краски и лаки для защиты бетона, металла
и других материалов от химически агрессивных
и атмосферных воздействий.
- СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ ПОЛИЭТИЛЕН (СВМП)
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен
(СВМП) — высокопрочный полиэтиленом для
экстремальных условий, получаемый при
низком давлении с достаточно высокой
степенью полимеризации. СВМП – конструкционный
полимер с универсальными физико-механическими
свойствами для применения в самых разных
областях. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен
обладает высокой морозостойкостью, коррозионной
стойкостью, ударопрочностью, стойкостью
к абразивному воздействию, низким коэффициентом
трения, физиологической инертностью.
СВМП образует высокопрочные нити, которые
используются для изготовления сверхпрочных
волокон, ударопрочных, маслобензостойких
резинотехнических композиционных материалов,
защитных полимерных покрытий, удлиняющих
эксплуатационный срок изделий в два раза.
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен
широко используется для изготовления
защитных покрытий горно-обогатительного
оборудования, деталей и элементов конструкций,
подвергающихся ударной нагрузке, фильтров
для пищевой и химической промышленности,
сверхпрочных тканей и нитей для производства
средств бронезащиты, а также изготовления
спортивного инвентаря (скользящие поверхности
лыж, катки и т.д.).