Поліетилен - хімічна енциклопедія
ПОЛІЕТИЛЕН (петротен, алкатен, хостален LD, стафлен Юніпол, Карлоне, хостален G, хей-Жекс і ін.) (-СН2 СН2 -) n. твердий білий полімер; термопласт. Залежно від способу отримання розрізняють поліетилен високого тиску. або низької щільності, мовляв. м. 3 х 10 4 -4 х 10 5 (поліетилен вд) і поліетилен низького тиску. або високої щільності, мовляв. м. 5 · 10 4 -10 6 (поліетилен нд). Вони відрізняються один від одного структурою макромолекул (наявністю у поліетилену вд довголанцюжкових відгалужень), а отже, і св-вами (див. Табл.). Ступінь кристалічності 60% (поліетилен вд) і 70-90% (поліетилен нд). Поліетилен має низьку газо- і паропроникністю (найменшою для сільнополярних в-в, найбільшою для вуглеводнів). Хім. стійкість залежить від мовляв. маси, ММР і щільності. Поліетилен не реагує з лугами будь-якої концентрації. з розчинами будь-яких солей. в т. ч. і солей-окислювачів, карбоновими, конц. соляної і плавикової к-тами. Він руйнується 50% -ної HNO3. а також рідкими і газоподібними С12 і F2. Бром і йод через поліетилен дифундують. Поліетилен не розчин. в орг. р-телеглядачам при кімнатній т-рі і обмежено набухає в них.
Поліетилен стійок при нагр. в вакуумі і атмосфері інертного газу; деструктуючих при нагр. на повітрі вже при 80 ° С. Під дією сонячної радіації, особливо УФ променів, подвер гается фотостаріння (див. Старіння полімерів). В якості антиоксидантів поліетилену наиб. ефективні ароматич. аміни. феноли. фосфіти. як светостабілізаторов - сажа. похідні бензофенону. Поліетилен практично нешкідливий; з нього не виділяються в навколишнє середовище небезпечні для здоров'я людини в-ва.
П оліетілен можна модифікувати: за допомогою хлорування. сульфирования. бромирования. фторування надати йому каучукоподобное св-ва, поліпшити теплостійкість. хім. стійкість; сополимеризацией з ін. олефинами. полярними мономерами підвищити стійкість до розтріскування, еластичність, прозорість, адгезійні характеристики; змішанням з ін. полімерами або сополимерами поліпшити теплостійкість. ударну в'язкість і т.д. (Див. Напр. Поли-олефіни хлоровані, Поліетилен хлорсульфірованниі).
У промисловості поліетилен отримують полімеризацією етилену. Процес при високому тиску протікає по радикальному механізму під дією О2. пероксидов. напр. Лау-рила або бензоїлу, або їх сумішей. При произове поліетилену в трубчастому реакторі етилен. змішаний з ініціатором, стиснений компресором до 25 МПа і нагрітий до 70 ° С, надходить спочатку в першу зону реактора, де підігрівається до 180 ° С, а потім у другу, де полимеризуется при 190-300 ° С і тиску 130-250 МПа. Середній час перебування етилену в реакторі 70-100 с, ступінь перетворення 18-20% в залежності від кількості та типу ініціатора. З поліетилену видаляють непрореагіровавшій етилен. розплав охолоджують до 180-190 ° С і гранулюють. Гранули, охолоджені водою до 60-70 ° С, підсушують теплим повітрям і упаковують в мішки.
Принципова схема произова поліетилену в автоклаві із пристроєм, що відрізняється тим, що ініціатор в парафіновому олії подається спец. насосом високого тиску безпосередньо в реактор. Процес проводять при 250 ° С і тиску 150 МПа; середній час перебування етилену в реакторі 30 с; ступінь перетворення ок. 20%.
Процес при низькому тиску здійснюють в умовах гетерог. або гомог. каталізу (про механізм см. Координаційно-іонна полімеризація). Технол. схема отримання поліетилену нд в суспензії містить слід. стадії: приготування суспензії каталізатора. напр. Ti (OR) n Cl4 _n. нанесеного на MgCl2 або MgO, і розчину активатора (напр. A1R3), полімеризацію етилену (70-95 ° С, тиск 1,5-3,3 МПа), видалення р-розчинника, сушку і гранулювання поліетилену. Ступінь перетворення етилену 98%, концентрація поліетилену в суспензії 45%; одинична потужність реакторів з удосконаленою системою теп-лос'ема до 60-75 тис. т / рік.
Процес отримання поліетилену в розчині (частіше в гексані) проводять при 160-250 ° С, тиску 3,4-5,3 МПа, час контакту з каталізатором 10-15 хв (кат.А-СrO3 на силікагелі. Ti-Mg або ін.). Поліетилен з розчину виділяють видаленням р-розчинника послідовно в випарнику. сепараторі і вакуумній камері гранулятора. Гранули поліетилену пропарюють водяною парою при т-ре, що перевищує т-ру плавлення поліетилену (в воду переходять нізкомол. Фракції поліетилену і нейтралізуються залишки каталізатора). Переваги методу перед суспензійним: виключення стадій віджиму і сушіння полімеру. можливість утилізації теплоти полімеризації для випаровування р-розчинника, більш легке регулювання мовляв. маси поліетилену.
Газофазних полімеризацію етилену проводять при 90-100 ° С і тиску 2 МПа (кат.А-хромсодержащих соед. На силікагелі). У ниж. частини реактор має перфорує. решітку для рівномірного розподілу подається етилену з метою створення киплячого шару. у верхній - розширену зону, призначену для зниження швидкості газу і уловлювання осн. маси частинок утворився поліетилену.
Т. зв. лінійний поліетилен, отриманий усіма способами полімеризації етилену при низькому тиску. являє собою сополімер етилену з вищими а-олефінами, напр, а-бутеном, а-гексеном, 4-метілпентеном (назв. "лінійний" в даному випадку умовно, т. к. цей поліетилен містить бічні відгалуження сомономером). Щільність поліетилену регулюють кол-вом а-олефина. За св-вам він близький поліетилену нд, але перевершує його по міцності і стійкості до розтріскування.
П оліетілен переробляють при 120-280 ° С усіма відомими методами, застосовуваними для переробки термопластів (див. Полімерних матеріалів переробка).
Наїб. широко поліетилен застосовують для вироб-ва плівок техн. і побутового призначення (див. Плівки полімерні). З поліетилену виготовляють ємності для зберігання агресивних середовищ, конст-рукцій. деталі, арматуру, вентиляц. установки, гальваніч. ванни. струменеві насоси. деталі автомашин, протези внутр. органів, електроізоляцію, високоміцне волокно (див. По-ліолефіновие волокна), пінополіетилен (див. Пінопласти), предмети домашнього вжитку та ін.
Світове вироб-во поліетилену більш 30 млн .т / рік (1988). Великомасштабне вироб-во поліетилену вд скорочується завдяки отриманню "лінійного" поліетилену при низькому тиску.
Вперше поліетилен отриманий в 1932 методом високого тиску в Великобританії, методом низького тиску-1953 в ФРН.
Літ. Енциклопедія полімерів. т. 3, М. 1977; Кристалічні поліол-фіни, т. 1 - Синтез, пров. з англ. М. 1979; Поліетилен низького тиску. Л. 1980; Поліетилен високого тиску. Науково-технічні основи промислового синтезу, Л. 1988; Bohm L. "Chem.-Ing. Techn.", 1984, Bd 56, №9, S. 674-84; Choi K. J. Ray W. H, "J. Macrom. Sci. Rev. Macrom. Chem. Phys.", 1985, v. 25, № 1, p. 1-56. C.C. Іванчев.