Полиэтилен, виды, характеристики, свойства и получение.
Полиэтилен – термопластичный полимер этилена. Является органическим соединением и имеет длинные молекулы.
Описание и характеристики полиэтилена
Физические, химические и иные свойства полиэтилена
Физические свойства полиэтилена (таблица)
Описание и характеристики полиэтилена:
Полиэтилен – термопластичный полимер этилена, относится к классу полиолефинов. Также называется политеном.
Полиэтилен является органическим соединением и имеет длинные молекулы …—CH2—CH2—CH2—CH2—…, где «—» обозначает ковалентные связи между атомами углерода. Таким образом, молекула полиэтилена имеют простую химическую структуру и представляет собою цепочку атомов углерода, к каждому из которых присоединены две молекулы водорода.
Химическая формула полиэтилена (С2H4)n. Молекулярный вес – до 500 000 г/моль.
Химическая формула этилена, из которого производится полиэтилен, C2H4. Рациональная формула этилена CH2=CH2.
В свою очередь полиолефины представляют собой класс высокомолекулярных соединений (полимеров), получаемых из низкомолекулярных веществ – олефинов (мономеров) – непредельных углеводородов (этилена, пропилена, бутилена и других альфа-олефинов). Они вырабатываются из нефти или природного газа путём полимеризации одинаковых (гомополимеризации) или разных (сополимеризации) мономеров в присутствии катализатора.
Полиэтилен внешне представляет собой твердую массу белого цвета (тонкие листы прозрачны и бесцветны).
Существует две модификации полиэтилена: линейный и нелинейные полиэтилен. Они отличаются друг от друга по структуре и соответственно по свойствам. В первой –линейной форме мономеры связаны в линейные цепи со степенью полимеризации обычно 5000 и более. Они не имеют боковых ответвлений от основной цепи. В другой – нелинейной форме имеются многочисленные боковые ответвления мономеров, которые присоединены к основной цепи случайным способом.
Полиэтилен проявляет различные свойства. Разнообразие свойств полиэтилена можно объяснить его молекулярной структурой, молекулярной массой и степенью кристалличности, которая, в свою очередь, зависит от молекулярной массы и степени ветвления мономеров. Чем меньше разветвлены полимерные цепи и чем меньше молекулярная масса, тем выше кристалличность полиэтилена и тем более он плотный. Таким образом, существует линейная зависимость между плотностью и степенью кристалличности.
Полиэтилен самый распространенный из полимеров. Каждый год его производится более 100 миллионов тонн, что составляет 34 % от общего объема производства всех пластмасс.
Физические, химические и иные свойства полиэтилена:
– чистый полиэтилен имеет белый цвет, непрозрачен в толстом слое, тонкие листы прозрачны и бесцветны,
– кристаллизуется в диапазоне температур от -60 °С до минус 369 °С,
– не имеет запаха,
– имеет небольшой вес и различную плотность, которая зависит от разновидности и способа получения определенного вида полиэтилена,
– не чувствителен к удару, является амортизатором,
– имеет чрезвычайно низкую адгезию,
– обладает низким коэффициентом трения,
– характеризуется абсолютной водонепроницаемостью. Он не смачивается водой и не впитывает ее. Однако кратковременная обработка полиэтилена кислотой или окислителями приводит к окислению поверхности и смачиванию ее водой, полярными жидкостями и клеями. В этом случае изделия из полиэтилена можно склеивать,
– при нагревании до 80-120°С размягчается. Полиэтилен не способен противостоять высоким температурам, что не дает возможность использовать его в экстремальных условиях,
– характеризуется морозостойкостью. Полиэтилен может эксплуатироваться при температурах от -70°С до 100 °С. Некоторые виды полиэтилена сохраняют свои полезные свойства при температурах ниже -120°С. Морозостойкость полиэтилена зависит от разновидности и способа получения определенного вида полиэтилена,
– полиэтилен в виде тонких пленок обладает высокой гибкостью и прозрачностью, а в виде листов становится жестким и непрозрачным,
– является диэлектриком,
– устойчив к действию воды,
– обладает отличной пароизоляцией и гидроизоляцией. Но проницаем для кислорода и углекислого газа,
– под действием солнечного света становится хрупким. В качестве добавки-стабилизатора от воздействия ультрафиолетового излучения используют углеродную сажу,
– является химически стойким веществом,
– не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими кислотами, даже с концентрированной серной кислотой. Но разрушается при действии 50%-й азотной кислоты при комнатной температуре и под воздействием жидкого и газообразного хлора и фтора. При температурах выше 60 °С серная и азотная кислоты также быстро его разрушают.
– при комнатной температуре не растворяется в органических растворителях. При температуре выше 80 °С сначала набухает, а затем растворяется в ароматических углеводородах и их галогенопроизводных,
– горит голубоватым пламенем, со слабым светом и желтым кончиком, при этом издаёт запах парафина, то есть такой же, какой исходит от горящей свечи. Материал продолжает гореть на удалении источника пламени и производит потеки,
– из-за своей химической стойкости в естественной среде разлагается в течение порядка 500 лет, что существенно ухудшает экологическую обстановку. Поэтому для борьбы с загрязнением окружающей среды полиэтиленовыми пакетами около 40 стран ввели запрет или ограничение на продажу и (или) производство пластиковых пакетов. Однако если в состав полиэтилена ввести специальные добавки-деграданты время разложения в естественной среде составляет до 1,5-3 лет. Благодаря добавкам-биодеградантам он разлагается на элементарные составляющие: воду, углекислый газ и биомассу,
– биологически инертен.
Физические свойства полиэтилена (таблица):
| Наименование показателя: | Значение: |
| Молекулярная масса, г/моль | до 500 000* |
| Плотность, г/см3 | от 0,88 до 0,96* |
| Температура плавления, оС | от 115 до 180* |
* зависит от вида полиэтилена.
Виды полиэтилена:
В основе классификации полиэтилена положена его плотность. Полиэтилен классифицируется на следующие виды:
– полиэтилен низкой плотности (высокого давления). Обозначается ПЭНП, ПЭВД, ПВД, LDPE (Low Density Polyethylene).
– полиэтилен высокой плотности (низкого давления), ПЭВП, ПЭНД, ПНД, HDPE (High Density Polyethylene),
– полиэтилен среднего давления (высокой плотности), ПЭСД,
– линейный полиэтилен средней плотности, ПЭСП, MDPE или PEMD,
– линейный полиэтилен низкой плотности, ЛПЭНП, LLDPE или PELLD,
– полиэтилен очень низкой плотности, VLDPE,
– полиэтилен сверхнизкой плотности, ULDPE,
– металлоценовый линейный полиэтилен низкой плотности, MPE,
– сшитый полиэтилен, PEX или XLPE, XPE,
– высокомолекулярный полиэтилен, ВМПЭ, HMWPE или PEHMW или VHMWPE,
– сверхвысокомолекулярный полиэтилен, СВМПЭ, UHMWPE.
Получение полиэтилена:
Полиэтилен получают путем полимеризации этилена. Первоначально полиэтилен производится в гранулах от 2 до 5 мм, окончательную форму он приобретает в процессе термической обработки на специальном оборудовании.
Каждый вид полиэтилена получают различными способами. Рассмотрим на примере полиэтилена низкой плотности (высокого давления), полиэтилена среднего давления и полиэтилена высокой плотности (низкого давления).
Полиэтилен низкой плотности (высокого давления, ПЭНП, ПЭВД, ПВД, LDPE) образуется в автоклавном или трубчатом реакторах при:
– температуре 200-260 °C,
– давлении 150-300 МПа,
– в присутствии инициатора (кислород или органический пероксид).
Реакция происходит по радикальному механизму в расплаве. Жидкий продукт впоследствии гранулируют. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет молекулярную массу 80 000 – 500 000 г/моль и степень кристалличности 50-60 %.
Полиэтилен среднего давления (высокой плотности, ПЭСД) образуется при:
– температуре 100-120 °C,
– давлении 3-4 МПа,
– в присутствии катализатора (например, катализаторов Циглера-Натта).
В результате реакции продукт выпадает из раствора в виде хлопьев. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет молекулярную массу 300 000 – 400 000 г/моль и степень кристалличности 80-90 %.
Полиэтилен высокой плотности (низкого давления, ПЭНД, ПЭВП, ПНД, HDPE) образуется при:
– температуре 120-150 °C,
– давлении ниже 0,1-2 МПа,
– в присутствии катализатора (например, катализаторов Циглера-Натта).
Полимеризация происходит в суспензии по ионно-координационному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет молекулярную массу 80 000 – 300 000 г/моль и степень кристалличности 75-85 %.
В процессе полимеризации полиэтилена последний может быть химически модифицирован. Благодаря чему получаются новые виды. Например, металлоценовый линейный полиэтилен низкой плотности, биоразлагаемый полиэтилен, квантовый полиэтилен.
© Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com,
полиэтилен описание материала
кабель сшитый вспененный полиэтилен низкого высокого давления химические физические свойства описание трубы технические характеристики материала
уравнение реакция получения полиэтилена из этилена высокого низкого давления