Из чего делают полиэтилен – Полиэтилен, виды полиэтилена, физические , химические свойства, материалы из полиэтилена

Содержание

Получение полиэтилена

08.05.11 11:52

Для полиэтилена сырьем является газ этилен. Путем полимеризации этилена при низких и высоких давлениях, получается полиэтилен. Зачастую полиэтилен производится в виде гранул (ø 2-5 мм.), реже — в виде порошка. Полиэтилен причисляют к классу полиолефинов. Основные два вида полиэтиленов: Полиэтилен Высокой Плотности (то же, что и Низкого Давления) HDPE; Полиэтилен Низкой Плотности (то же, что и Высокого Давления) LDPE. Есть еще несколько подклассов полиэтилена.

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД, ПВД) или полиэтилен низкой плотности (ПЭНП, LDPE) – получают при высоких давлениях. В промышленности процесс полимеризации этилена происходит в автоклавном или трубчатом реакторах. Например, в трубчатом реакторе реакция проходит по радикальному механизму. При воздействии с кислородом или пероксидами (бензоила, лаурила), используемых в качестве инициатора. Этилен в смеси с инициатором, нагретый до 700˚С и сжатый до 25 МПа, поступает в первый отсек реактора, где поддается нагреву до 1800˚С, постепенно перемещается во вторую зону, где, при давлении 150-300 МПа и температуре 190˚С-300˚С, полимеризуется. Время пребывания этилена в реакторе в среднем колеблется от 70 до 100 секунд. В зависимости от типа инициатора и его количества, средняя степень превращения 18-20%. На следующем этапе удаляется из полиэтилена, этилен, который не прореагировал. Расплав гранулируют, охладив до 180˚С-190˚С. На следующем этапе, гранулы охлаждают водой до 60˚С-70˚С, упаковывают в мешки, предварительно просушив их теплым воздухом. Гранулы товарного полиэтилена высокого давления могут быть окрашенными и неокрашенными.

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД, ПНД) или полиэтилен высокой плотности (ПЭВП, HDPE) – получают при низких давлениях. Для получения данного вида полиэтилена существуют 3 основные технологии: осуществляется газофазная полимеризация; реакция происходит в растворе; реакция происходит в суспензии.

Процесс получения ПНД в растворе. Данный процесс происходит при температуре 160˚С-250˚С, при воздействии давления 3-5 МПа, чаще всего в растворе гексана и в присутствии катализатора (катализаторы, например, смесь TiCl4 и AlR3), время воздействия с которым колеблется от 10 до 15 минут. От раствора полиэтилен отделяют сначала в испарителе, потом в сепараторе, после – в вакуумной камере гранулятора. На следующем этапе, гранулы полиэтилена пропариваются водяным паром, температура которого превышает температуру плавления полиэтилена, для того, чтобы его низкомолекулярные фракции перешли в воду, а остатки катализатора были нейтрализованы. Товарный полиэтилен низкого давления выпускается в гранулах, реже в порошках. Бывает окрашенным и неокрашенным.

Статьи по теме:

Свойства полиэтилена< Предыдущая		Следующая >Переработка и использование поликарбоната

www.koros-plast.ru

какие изделия делают, как перерабатывают

Полиэтилен уже прочно вошел в повседневную жизнь современного человека, став незаменимой ее частью. В нем объединились свойства, несовместимые для других материалов: прочность и пластичность, твердость и гибкость, мягкость и абсолютная инертность к химическим реагентам. Он неподвластен бактериям гниения и грибку, период его естественного разложения составляет более 100 лет. Мы даже порой не замечаем, как много нужных и полезных вещей вокруг сделаны из полимерных материалов, среди которых именно полиэтилен занимает ведущую позицию. И это не только всем известные пакеты, но также множество окружающих нас пластмассовых изделий.

Области применения
Полиэтилен используется практически во всех областях человеческой деятельности: в быту, сельском хозяйстве, химической и автопромышленности, производстве всевозможных приборов и аппаратов и т.д. Его уникальные свойства нашли применение всюду:

— Более 35-ти % ПЭ идет на упаковку, так как он не пропускает жидкостей и газов, обладает водо-и грязеотталкивающими свойствами;
— Отличные диэлектрические свойства сделали его применимым в изготовлении электроизоляционных материалов;
— Практически абсолютное отсутствие водопоглощения (менее 2-х % объема) делает его одним из лучших гидроизоляторов;
— Стойкость к различным активным веществам, прочность, гибкость, изоляционные свойства позволили применять его в изготовлении трубопроводов для воды, пищевых и технических жидкостей и даже газа;
— Малая теплопроводность и звукопоглощение полиэтилена используются при создании теплозащитных и шумоизолирующих материалов для строительства, устройства коммуникаций, приборо-и машиностроения;

— Прочность и эластичность позволяют создавать из него детали к различной бытовой либо промышленной технике;
— Совместимость с тканями живого организма дает возможность изготовления из некоторых видов полиэтилена медицинских протезов, внешних и даже внутренних;
— Множество других направлений, среди которых есть даже такие оригинальные, как изготовление бронежилетов.

ИНТЕРЕСНО! Производство полиэтилена занимает первое место во всем мировом производстве пластмасс, так как он сам по себе является одним из самых дешевых пластиков, а его применение сокращает траты на монтажные работы в несколько раз благодаря малому весу и легкой свариваемости ПЭ конструкций.

Изделия из полиэтилена
Типы ПЭ

Полиэтилен изготавливается путем укрупнения молекул углеводорода этилена. Процесс полимеризации может проходить при совершенно различных условиях: температура, давление, сопутствующие реакции вещества дают разные полимерные модификации с широким диапазоном характеристик:

-Полиэтилен «высокого давления» (ПВД) имеет небольшую плотность, относится к наиболее мягким пластикам и применяется для изготовления более гибких и эластичных изделий. Изделия из него получаются с наиболее гладкими и блестящими поверхностями, имеющие высокий коэффициент прозрачности.
-Полиэтилен «низкого давления» (ПНД) гораздо более плотный и твердый. Применяется для изготовления наиболее прочных изделий, выдерживающих большие нагрузки.
-Линейный ПЭ объединяет в себе прочность ПНД и эластичность ПВД, что необходимо в производстве целого ряда продукции и особенно находит применение в изготовлении пленок.
-Сверхмолекулярный полиэтилен обладает уникальными свойствами прочности и стойкости перед различными физическими и химическими воздействиями.

ВАЖНО! Вопреки убеждениям о невозможности эксплуатации полиэтилена при высоких температурах из-за его термопластичности, некоторые его виды свободно используются для изготовления отопительных труб и горячего водоснабжения. Это термостойкий и так называемый «сшитый» (сверхмолекулярный) виды полиэтилена, имеющие структуру, близкую к кристаллической решетке особо твердых веществ.

Виды продукции

Ассортимент полиэтиленовой продукции поражает своей широтой и «всеохватностью»:

Пленки для упаковки, гидроизоляции, постройки теплиц (замена стекла), изготовления непромокающей одежды (плащи, перчатки) и т.п.:
Гладкие,
Пузырчатые,
Стрейчевые,
Термоусаживаемые,
Скотч.
Емкости разного назначения – от пластиковой бутылки и пищевого контейнера до канистр и баков объемом до 200 литров.
Трубы напорные либо безнапорные диаметром от 10-ти до 1600 мм с разной толщиной стенок:
Водопроводные,
Газовые,
Канализационные,
Дренажные,
Отопительные.

Посуда как одноразовая, так и для более длительного использования, а также цветочные горшки и т.п.
Игрушки детские и елочные, сувенирная продукция.
Электроизоляционные оболочки и пластины.
Антикоррозийные покрытия для металлических труб, емкостей и других изделий.
Амортизаторы для механической защиты предметов при транспортировке, защиты закапываемых в землю трубопроводов от сезонных и сейсмических сдвигов пород и др.
Вспененные материалы для теплоизоляционных оболочек, подложек, прокладок при строительстве зданий, приборо-и автомобилестроении.
Корпуса для разных приборов, аппаратов, лодок и т.п.
Инженерные конструкции, предметы благоустройства придомовых и детских площадок.
Накопители для экологически опасных веществ и для отходоперабатывающих полигонов.
Медицинские аппараты и протезные элементы.
Сухой термоклей в виде полиэтиленового порошка.
Правила работы с изделиями из ПЭ
Несмотря на множество оригинальных свойств, полиэтилен все же остается термопластичным полимером, который в чистом виде боится слишком высоких для него температур, а также стареет под действием открытого действия атмосферных факторов. Поэтому для увеличения времени эксплуатации ПЭ изделий необходимо:

Использовать их при наиболее оптимальных температурах – от 0 до +40 0C,
Оберегать от солнечного света путем окрашивания, покрывания другими материалами либо использования защитных добавок в составе материала.

СВОЙСТВА ПЭ

Температура плавления t⁰ от 103⁰C

Плотность ƍ 0,91-0,965 г/см³ (910-965 кг/м³)

(удельный вес) 0,36-0,43 Вт/м⁰К

Теплопроводность 46.62 МДж/кг

Теплота сгорания (низшая) 126 кгс/см²

Разрушающее напряжение при сжатии 2200 кгс/см²

polymers.com.ua

Из чего делают полиэтилен? Производство полиэтилена. Изделия из полиэтилена

В истории науки некоторые открытия происходили случайно, а востребованные сегодня материалы часто являлись побочным продуктом какого-либо опыта. Совершенно случайно были открыты анилиновые красители для ткани, давшие впоследствии экономический и технический прорыв в легкой промышленности. Похожая история произошла и с полиэтиленом.

Открытие материала

Первый случай получения полиэтилена произошел в 1898 году. В ходе разогревания диамезотана химик немецкого происхождения Ганс фон Пехман обнаружил не дне пробирки странный осадок. Материал был достаточно плотным и напоминал воск, коллеги ученого назвали его полиметиллином. Дальше случайности у этой группы ученых дело не пошло, результат был почти забыт, интереса ни у кого не возникло. Но все же идея повисла в воздухе, требуя прагматичного подхода. Так и случилось, через тридцать с лишком лет полиэтилен был вновь открыт как случайный продукт неудачного эксперимента.

Сырье

Полиэтилен – это твердый полимер белого цвета. Относится к классу органических соединений. Из чего делают полиэтилен? Сырьем для его получения является газ этилен. Газ полимеризуют при высоком и низком давлении, на выходе получают гранулы сырья для дальнейшего использования. Для некоторых технологических процессов полиэтилен производится в виде порошка.

Основные виды

На сегодняшний день полимер выпускается двух основных марок ПВД и ПНП. Материал, изготовленный при среднем давлении относительного новое изобретение, но в перспективе количество выпускаемого продукта будет неизменно расти в связи с улучшающимися характеристиками и широким полем для применения.

Для коммерческого использования производят следующие виды материала (классы):

Низкой плотности или другое название – высокого давления (ПЭВД, ПВД).
Высокой плотности, или низкого давления (ПЭНП, ПНП).
Линейный полиэтилен, или полиэтилен среднего давления.

Также существуют другие виды полиэтилена, каждый из которых имеет свои свойства и сферу применения. В гранулированный полимер в процессе производства добавляются различные красители, позволяющие получить черный полиэтилен, красный или любого другого цвета.

ПВД

Производством полиэтилена занимается химическая промышленность. Газ этилен — основной элемент (из чего делают полиэтилен), но не единственный, требующийся для получения материала.

Получение полиэтилена высокого давления происходит в автоклавах, трубчатых реакторах. Марок ПВД изготовленных в автоклаве, согласно ГОСТу, существует восемь. Из трубчатого реактора получают двадцать один тип полиэтилена высокого давления.

Для синтеза ПВП требуется соблюдение следующих условий:

Температурный режим – от 200 до 250°С.
Катализатор – чистый кислород, пероксид (органический).
Давление от 150 до 300 МПа.

Поимеризированная масса в первой фазе имеет жидкое состояние, после чего перемещается в сепаратор, далее в гранулятор, где происходит формовка гранул готового материала.

Качества ПЭВД используются для производства упаковочных пленок, термопленок, многослойной упаковки. Также полиэтилен высокого давления применяется в автомобильной, химической, пищевой промышленностях. Из него делают качественные прочные трубы, используемые в жилом секторе.

Линейный полиэтилен

Из чего делают полиэтилен среднего давления или линейный полиэтилен?

Температура нагревания составляет до 120 °С.
Режим давления до 4 МПа.
Стимулятор процесса – катализатор (Циглера-Натта, смесь хлорида титана с мелаллоорганическим соединением).

Процесс сопровождается выпадением полиэтилена в виде хлопьев, которые потом проходят процесс отделения от раствора с последующей грануляцией.

Этот вид полиэтилена характеризуется более высокой плотностью, устойчивостью к нагреванию и разрыву. Сферой применения являются различные виды упаковочных пленок, в том числе для фасовки горячих материалов/продуктов. Из гранулированного сырья этого типа полимера изготавливают детали для крупногабаритных машин методом литья, изоляционные материалы, трубы повышенной прочности, товары народного потребления и пр.

Полиэтилен низкого давления

Производство ПНП имеет три способа. Большинство предприятий использует метод «суспензионной полимеризации». Процесс получения ПНП происходит с участием суспензии и постоянном перемешивании исходного сырья, для запуска процесса требуется катализатор.

Вторым по распространенности способом производства является полимеризация в растворе под воздействием температуры и участии катализатора. Метод не слишком эффективен, поскольку в процессе полимеризации катализатор вступает в реакцию, и конечный полимер теряет часть своих качеств.

Последним из способов производства ПНП является газофазная полимеризация, она почти ушла в прошлое, но иногда встречается на отдельных предприятиях. Процесс происходит с помощью смешивания газовых фаз сырья под воздействием диффузии. Конечный полимер получается с неоднородной структурой и плотностью, что сказывается на качестве готового продукта.

Производство полиэтилена низкого давления происходит при следующем режиме:

Температура поддерживается на уровне от 120°C до 150°C.
Давление не должно превышать 2 МПа.
Катализаторы процесса полимеризации (Циглера-Натта, смесь хлорида титана с мелаллоорганическим соединением).

Материал такого способа изготовления характеризуется жесткостью, высокой плотностью, малой эластичностью. Поэтому сферой его применения является промышленность. Технический полиэтилен применяется для изготовления крупногабаритных емкостей с повышенными характеристикам прочности. Востребован в строительной сфере, химической промышленности, для производства ТНП он почти не применяется.

Свойства

Полиэтилен устойчив к воздействию воды, ко многим видам растворителей, кислотам (органическим, неорганическим), не вступает в реакцию с солями. При горении выделяется запах парафина, наблюдается свечение голубого оттенка, огонь слабый. Разложение происходит при воздействии азотной кислоты, хлора и фтора в газообразном или жидком состоянии. При старении, которое происходит на воздухе, в материале образуются поперечные связи между цепями молекул, что делает материал хрупким, крошащимся.

Потребительские качества

Полиэтилен – уникальный материал, привычный в быту и производстве. Вряд ли рядовой потребитель, сможет определить с каким количеством предметов из него он сталкивается ежедневно. В мировом выпуске полимеров полиэтилен занимает львиную долю рынка – 31% от общего валового продукта.

В зависимости от того, из чего сделан полиэтилен и технологии производства, определяются его качества. Этот материал соединяет порой противоположные показатели: гибкость и прочность, пластичность и твердость, сильное растяжение и устойчивость к разрыву, устойчивость к агрессивным средам и биологическим агентам. В быту мы используем пакеты различной плотности, одноразовую посуду, полиэтиленовые крышки, детали бытовых приборов и многое другое.

Области применения

Применение изделий из полиэтилена не имеет ограничений, любая отрасль промышленности или человеческой деятельности сопровождается этим материалом:

Наибольшее распространение полимер получил в изготовлении упаковочных материалов. На эту часть применения приходится около 35% всего производимого сырья. Такое использование оправдано грязеооталкивающими свойствами, отсутствием среды для возникновения грибкового поражения и жизнедеятельности микроорганизмов. Одна из удачных находок – рукав полиэтиленовый, имеющий широкое применение. Варьируя по собственному усмотрению длину, пользователь ограничен лишь шириной упаковки.
Помня, из чего сделан полиэтилен, становится понятным, почему он получил распространение как один из лучших изоляционных материалов. Одним из его востребованных в этой сфере качеств стало отсутствие электропроводимости. Также незаменимы его свойства водоотталкивания, что нашло применение в производстве гидроизоляционных материалов.
Устойчивость к разрушительной силе воды, как растворителя, позволяет изготавливать трубы из полиэтилена для бытовых и промышленных потребителей.
В строительной отрасли используются шумоизолирующие качества полиэтилена, его низкая теплопроводность. Эти свойства пригодились при изготовлении на его основе материалов для утепления жилых и промышленных объектов. Полиэтилен технический используется для изоляции тепловых трасс, в машиностроении и пр.
Не менее устойчив материал к агрессивным средам химической промышленности, трубы из полиэтилена применяются в лабораториях и химических производствах.
В медицине полиэтилен полезен в виде перевязочных материалов, протезов конечностей, используют его в стоматологии и т.д.

Способы переработки

В зависимости от того каким способом было переработано гранулированное сырье, будет зависеть какой марки полиэтилен будет получен. Распространенные способы:

Экструзия (выдавливание). Применяется для изготовления труб, упаковочных и других видов пленок, листового материала для строительства и отделки, изготовления кабелей, производится рукав полиэтиленовый и прочие изделия.
Литье, формование термо-вакуумным способом. В основном используется для изготовления упаковочных материалов, боксов и т.д.
Экструзионно-выдувной, ротационный. С помощью этого способа получают объемные емкости, крупногабаритную тару, сосуды.
Армирование. По определенной технологии в формируемую массу полиэтилена закладываются усиливающие элементы (металл), что позволяет получить строительный материал повышенной прочности, но с меньшей стоимостью.

Из чего делают полиэтилен, кроме основных составляющих веществ? Обязательным является катализатор процесса и добавки, меняющие свойства, качества готового материала.

Вторичная переработка

Стойкость полиэтилена — это его плюс в качестве потребительского товара и его минус, как одного из главных загрязняющих окружающую среду факторов. На сегодняшний день важным становится переработка отходов – рециклинг. Все марки полиэтилена могут быть утилизированы и повторно превращены в гранулированное сырье, из которого можно делать множество востребованных товаров народного и промышленного потребления.

Полиэтиленовые крышки, пакеты, бутылки будут разлагаться на свалке не одну сотню лет, а накопленные отходы отравляют природные жизненно важные ресурсы. Мировая практика демонстрирует рост количества перерабатывающих полиэтилен предприятий. Собирая фактически мусор, в таких компаниях проводят его санацию, дробят. Таким образом, происходит экономия ресурсов, охрана окружающей среды и производство востребованной продукции.

autogear.ru

Какие изделия изготавливают из полиэтилена?

Полиэтилен — самый популярный и распространенный в мире полимер. Однако признания он добился не сразу.

В далеком 1899 году немецкий ученый Ганс фон Пихман открыл новое органическое соединение, получившее название «полиэтилен». Но как его можно использовать, так и не придумал. Прошло более полувека, прежде чем американские ученые догадались изготавливать из полиэтилена упаковку, и с середины 1950-х годов этот материал, наконец, получил мировое признание.

Сегодня полиэтилен используется почти во всех сферах промышленности. Но что из него изготавливают, кроме привычных всем нам пакетов?

Что производят из полиэтилена?

Полиэтилен — универсальный материал, который подходит для производства самых разных изделий. Сельское хозяйство, пищевая промышленность, строительство зданий, инженерных сетей — полиэтилен применяется, действительно, везде. Вот лишь некоторые изделия, которые производят из полиэтилена:

Пленка
Гранулы полиэтилена засыпают в специальную машину — экструдер. Внутри экструдера под воздействием высокой температуры гранулы размягчаются и превращаются в жидкую массу. Затем происходит процесс формировки — полиэтиленовой массе придается форма с помощью профилирующего инструмента. На выходе получается прозрачная полиэтиленовая пленка, которую можно купить в каждом магазине.
Пакеты
Первая ассоциация, которая возникает при слове «полиэтилен» — привычный всем пакет. Действительно, большинство современных пакетов изготавливаются из полиэтилена — пакеты-майки, мусорные мешки, подарочные пакеты и т.д.
Трубы
Полиэтиленовые трубы пользуются большой популярностью, ведь они отличаются хорошей прочностью, надежностью и очень доступной ценой. Процесс производства труб почти такой же, как и пленки, отличие заключается лишь в конструкции экструдера.
Листы
Полиэтилен, спрессованный в листы, используется в строительстве — это прекрасная альтернатива дереву и стеклу. Жесткие и прочные полиэтиленовые листы разной толщины довольно легкие, и им можно придать абсолютно любую форму.
Упаковка (тара)
Контейнеры, бутылки, большие и маленькие коробки — для производства всего этого используется полиэтилен. Причем процесс изготовления полиэтиленовой упаковки точно такой же, как у труб и пленки, только с чуть более сложным этапом формирования.
Электро- и теплоизоляция
Полиэтилен — достаточно пластичный и при этом прочный материал, удерживающий тепло и не проводящий электрический ток. Вот почему полиэтилен часто используют в качестве диэлектрика при проведении электросетей.
Медицинские инструменты, протезные элементы
В медицине полиэтилен тоже нашел широкое применение — он используется для производства большинства современных медицинских инструментов, особенно индивидуального предназначения.

Где купить полиэтилен для изготовления изделий?

Если Вы хотите, чтобы полиэтиленовые изделия были надежными и обладали долгим сроком службы, необходимо использовать качественное сырье от проверенных производителей.

Компания «Юнитрейд» успешно сотрудничает с крупнейшими российскими производителями полиэтилена и готова предоставить для Вас наиболее выгодные условия на поставки качественного сырья. Высокое качество, соответствующее всем ГОСТам, быстрое оформление и обработка заказов, оперативная доставка, приемлемые цены — мы предусмотрели абсолютно все, чтобы подтвердить свой статус надежной компании, открытой к сотрудничеству.

Позвоните по телефону +7 (495) 54-54-118, и специалист даст подробную консультацию по вопросам закупки качественного сырья.

unitreid-group.com

Производство полиэтилена: Технология изготовления 2018

Полиэтилен является наиболее дешевым неполярным синтетическим полимером, который относится к классу полиолефинов. Полиэтилен- это твердое белое вещество, имеющее сероватый оттенок.

Первым полимеризацию этилена стал изучать в 1873 году русский химик Бутлеров. А вот попытку осуществить ее попытался в 1884 году химик-органик Густавсон.

Технология производства полиэтилена + видео как делают

Производством полиэтилена занимаются все крупные компании нефтехимической промышленности. Главным сырьем, из которого получают полиэтилен, является этилен. Производство осуществляется при низком, среднем и высоком давлениях. Как правило, он выпускается в гранулах, которые имеют диаметр от 2 до 5 миллиметров, иногда в виде порошка. На сегодняшний день известны четыре основных способа производства полиэтилена. В результате, получают: полиэтилен высокого давления, полиэтилен низкого давления, полиэтилен среднего давления, а также линейный полиэтилен высокого давления. Давайте рассмотрим, как осуществляется производство ПДВ.

Полиэтилен высокого давления образуется при высоком давлении в результате полимеризации этилена в автоклаве или в трубчатом реакторе. Полимеризация в реакторе осуществляется по радикальному механизму под воздействием кислорода, органических пероксидов, ими являются лаурил, бензоил или их смесей. Этилен смешивают с инициатором, затем нагревают до 700 градусов и сжимают компрессором до 25 мегапаскаль. После этого он поступает в первую часть реактора, в которой его нагревают до 1800 градусов, а потом во вторую часть реактора для осуществления полимеризации, которая происходит при температуре в пределах от 190 до 300 градусов и давлении от 130 до 250 мегапаскаль. Всего этилен находится в реакторе не более 100 секунд. Степень его превращения составляет 25 процентов. Она зависит от типа и количества инициатора. Из полученного полиэтилена удаляется тот этилен, который не прореагировал, после чего продукт охлаждают и упаковывают.

ПВД производят в виде как неокрашенных, так и окрашенных гранул. Производство полиэтилена низкого давления осуществляется по трем основным технологиям. Первой является полимеризация, которая происходит в суспензии. Второй является полимеризация, происходящая в растворе. Таким раствором служит гексан. Третьей является газофазная полимеризация. Наиболее распространенным способом считается полимеризация в растворе. Полимеризация в растворе осуществляется в температурном промежутке от 160 до 2500 градусов и давлении от 3,4 до 5,3 мегапаскалей. Контакт с катализатором осуществляется примерно на протяжении 10-15 минут. Выделяется полиэтилен из раствора в результате удаления растворителя. Прежде всего, в испарителе, а после этого в сепараторе и в вакуумной камере гранулятора. Гранулированный полиэтилен пропаривается водяным паром.

ПНД производится в виде как неокрашенных, так и окрашенных гранул, а иногда и в порошке. Производство полиэтилена среднего давления осуществляется в результате полимеризации этилена в растворе. Полиэтилен среднего давления получается при температуре примерно150 градусов, давлении не более 4 мегапаскаль, а также при наличии катализатора. ПСД из раствора выпадает в виде хлопьев. Продукт, полученный вышеописанным образом, отличается средневесовым молекулярным весом не более 400 тысяч, степенью кристалличности не более 90 процентов. Производство линейного полиэтилена высокого давления осуществляется при помощи химической модификации ПВД. Процесс происходит при температуре 150 градусов и примерно 30-40 атмосферах. Линейный полиэтилен низкой плотности по своей структуре напоминает полиэтилен высокой плотности, однако он отличается более длинными и многочисленными боковыми ответвлениями. Производство линейного полиэтилена выполняется двумя способами: первым является газофазная полимеризация, вторым способом служит полимеризация в жидкой фазе. Она в настоящее время самая популярная. Что касается производства линейного полиэтилена вторым способом, то оно осуществляется в реакторе со сжиженным слоем. В реактор подается этилен, полимер же в свою очередь отводят непрерывно. Однако постоянно сохраняется в реакторе уровень сжиженного слоя. Процесс происходит при температуре около ста градусов, давлении от 689 до 2068 кН/м2. Эффективность данного способа полимеризации в жидкой фазе ниже, чем у газофазного.

Видео как делают:

Стоит отметить, что данному способу характерны и свои плюсы, а именно: размер установки намного меньше, чем у оборудования для газофазной полимеризации, и гораздо ниже капиталовложения. Практически аналогичным является способ в реакторе с устройством для перемешивания с применением циглеровских катализаторов. При этом образуется максимальный выход. Не так давно для производства линейного полиэтилена стали использовать технологию, в результате которой применяются металлоценовые катализаторы. Такая технология дает возможность получить более высокую молекулярную массу полимера, благодаря чему возрастает прочность изделия. ПВД, ПНД, ПСД и ЛПВД отличаются друг от друга, как по своей структуре, так и по свойствам, соответственно, и используются они для решения различных задач. Кроме вышеперечисленных способов полимеризации этилена имеются и иные, только в промышленности они распространения не получили.

moybiznes.org

Полиэтилен

ИСТОРИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА

Полиэтилен — самая массовая пластмасса в производстве упаковочных материалов. Это один из старейших полимеров, остающийся и сегодня незаменимым для производства специальных пленок, пакетов, контейнеров, канистр и т. п. Вопреки развитию технологий и внедрению новых материалов, значимость полиэтилена не становится меньше, а наоборот, спрос на него только увеличивается.

В химическом плане полиэтилен (полиэтен) — это полимер этилена. Первым полимеризацию этилена (в 1873 г.) начал изучать русский химик Александр Михайлович Бутлеров. Попытку же осуществить ее предпринял в 1884 году российский химик-органик Гавриил Гаврилович Густавсон, применив бромистый алюминий в качестве катализатора, но полного эффекта он достичь не смог. Полученный, в результате его опытов, полимер этилена представлял из себя низкомолекулярный жидкий продукт.

Впервые полиэтилен был получен в 1898 году немецким химиком Гансом фон Пехманом. Открытие произошло совершенно случайно: когда ученый разогревал диазометан, он обнаружил осадок (похожий на воск) на дне пробирки. Вещество, полученное таким образом, было практически идентично сегодняшнему аналогу. Ученый совершенно не догадывался о значимости этого материала, о том, что полученная субстанция – предшественник того, из чего сейчас делают тару для шампуней, упаковку для бутербродов и оплетку для проводов. Так был создан полиэтилен, самый противоречивый и, в последствии, широко распространенный материал в мире. Коллеги фон Пехмана – Фридрих Чирнер и Ойген Бамбергер — охарактеризовали полученный состав как белое, воскообразное вещество и назвали его полиметилином, так как в его составе были обнаружены длинные цепи -Ch3-. Однако, это смолистое вязкое вещество не нашло практического применения и результаты эксперимента Ганса фон Пехмана были основательно погребены. И только спустя тридцать четыре года ими воспользовались те, кого официально считают изобретателями полиэтилена.

Тот полиэтилен, который известен нам, был синтезирован в 1933 году. Произошло это благодаря открытию английских ученых Эрика Фосетта и Реджинальда Джибсона, сотрудников компании ICI (Imperial Chemical Industries). В одно прекрасное утро они начали экспериментировать с газами (под высоким давлением) и обратили внимание, что один узелок их агрегата выглядит так, как будто он в парафиновой смазке. Полиэтилен образовался в результате смешивания бензойного альдегида и этилена, но повторить реакцию вновь не получалось, так как на самом деле она произошла из-за присутствия в аппарате примеси кислорода. Повторения реакции добился, в 1935 году, другой сотрудник компании ICI — Майкл Пёррин, создав технологию, легшею в основу промышленного производства полиэтилена в 1939 году. В последствии усовершенствования технологии происходили в основном благодаря внедрениям новых катализаторов, которые позволяли получать более качественный материал.

СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА

Полиэтилен — самый дешевый полимер, занимающий первое место в мировом производстве полиолефинов. Этот уникальный материал сочетает в себе ценнейшие свойства и способность перерабатываться всеми высокопроизводительными методами, существующими для термопластов.

Полиэтилен – это пластикат, имеющий хорошие диэлектрические свойства, повышенную ударостойкость, небольшую поглотительную способность. Не ломается, обладает низкой газо- и паропроницаемостью. Физиологически нейтрален, не имеет запаха. Полиэтилен не восприимчив к щелочам любой концентрации, растворам любых солей, карбоновым, плавиковой и концентрированной соляной кислотам. Устойчив к маслу, овощным сокам, алкоголю, воде, бензину. Разрушается азотной кислотой, газообразными и жидкими фтором и хлором. Не растворяется, а только немного набухает в органических растворителях. Стоек к нагреванию в вакууме, но разрушается на воздухе при нагревании от восьмидесяти градусов.

Полиэтилен морозостоек (до семидесяти градусов). Под действием ультрафиолетовых лучей — подвергается фотодеструкции. Легко модифицируется. Дополнительное хлорирование, сульфирование, бромирование или фторирование придают полиэтилену каучуко-подобные свойства, улучшают химическую и тепловую стойкость. Сополимеризация с другими полеолефинами или полярными мономерами повышает его прозрачность, эластичность, адгезионные характеристики, а также стойкость к растрескиванию. Смешивание полиэтилена с другими полимерными материалами улучшает другие его физические свойства. Полиэтилен безвреден для человека, из него не выделяются опасные для его здоровья вещества.

Надо сказать, что свойства уже готовых изделий из полиэтилена существенно зависят от режима их изготовления (равномерности и скорости охлаждения) и, конечно, условий их эксплуатации (давления, температуры, продолжительности воздействия нагрузки и т. д.).

Есть у полиэтилена и существенный недостаток — это быстрое его старение, но благодаря специальным добавкам (противостарителям — аминам, фенолам, газовой саже) его можно увеличить.

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

Полиэтилен высокого давления (ПВД) или низкой плотности (ПНП)- это эластичный мягкий материал, который получают при полимеризации этилена в автоклаве или трубчатом реакторе. Особенностью структуры полиэтилена ПВД является большое количество длинных и коротких ответвлений, не позволяющих молекулам с высокой молекулярной массой создавать кристаллическую структуру. Связи поэтому между ними не сильные, а это говорит о том, что полиэтилен имеет невысокую устойчивость на разрыв и повышенную пластичность, а также высокую текучесть в расплаве. Полиэтилен низкой плотности нашел свое применение в изготовлении пленки для обертки, контейнеров и пластиковых пакетов. Пакеты из полиэтилена ВД очень красивые – не шуршащие, глянцевые, выдерживают около 4 кг.

Полиэтилен ПВД— это самый широко используемый упаковочный материал. Благодаря низкой кристалличности ПВД является более гибким и мягким полимером, в отличии от ПНД. Полиэтилен высокого давления достаточно пластичен, на ощупь воскообразный, слегка матовый. Перерабатывается ПВД методом экструзии двумя способами: 1. с раздувом в рукавную пленку; 2. через охлаждаемый валик и плоскощелевую головку в плоскую пленку. Пленка из ПВД достаточно прочна при низких температурах, при сжатии и растяжении, а также стойка к раздиранию и удару. Основной особенностью пленки из ПНП является — достаточно низкая температура размягчения, примерно сто градусов.

ПВД не выделяет токсичные вещества в окружающую среду, безопасен для организма человека при непосредственном с ним контакте.

Полиэтилен среднего давления (ПСД)— это жесткий продукт, состоящий из смеси ПВД и ПНД (в определенных пропорциях). Плотность ПСД составляет от 0.926 г/см 3 до 0.940. Этот материал обладает хорошей устойчивостью к изломам и ударам. Помимо этого, полиэтилен среднего давления более чем ПНД устойчив к царапинам и растрескиванию. Применяется этот полиэтилен для производства обычных и термоусадочных пленок, мешков, хозяйственных сумок и винтовых колпачков.

Полиэтилен среднего давления— это жесткий продукт, сочетающий в себе все достоинства ПНД и ПВД в строго определенном соотношении. В отличии от ПНД, этот полимер более устойчив к растрескиванию и царапинам. С сущности, характеристики ПСД практически ни чем не отличаются от характеристик ПНД, в общем, это идентичные виды полиэтилена, не хуже и не лучше друг друга.

Полиэтилен низкого давления (ПНД) или высокой плотности (ПВП)— это жесткий продукт с плотностью более 0.941 г/см кубических. Для получения ПНД применяются три технологии: суспензионная, растворная и газофазная. У этого полиэтилена низкая степень ветвления молекул, а это значит, что он обладает большими межмолекулярными силами и прочностью на разрыв. Полиэтилен НД жестче и проще ПВД, но менее прозрачен. Полиэтилен низкого давления устойчив к высоким температурам, различным маслам и химикатам, но, по сравнению с ПВД, менее стоик к парам и воде. Используется ПВП для изготовления канистр, емкостей для растворителей, контейнеров для мусора. Пакеты из ПВД выдерживают до двадцати кг.

Полиэтилен НД — кристаллический гибкоцепной термопластичный полимер, получаемый из нефти. Этот полиолефинит общего назначения имеет линейную структуру с ответвлениями (небольшое количество) от основной цепи. Благодаря отсутствию объемных ограничений получается материал с высокой кристалличностью (до восьмидесяти процентов).

Полиэтилен ПНД имеет высокую прочность и небольшое относительное удлинение при разрыве. Так как ПВП обладает повышенной морозостойкостью (температура стеклования — примерно минус пятьдесят градусов) и слабым межмолекулярным взаимодействием (отсутствуют полярные группы в цепи), он склонен к хладотекучести, то есть при постоянной нагрузке со временем происходит изменение размеров. Полиэтилен низкого давления, в отличие от ПВД, имеет более высокую хрупкость и температуру размягчения, но при этом не подходит для контейнеров горячего заполнения.

ПНД не пропускает влагу, стоек к маслам и жирам, не выделяет токсичные вещества в окружающую среду, безопасен для организма человека. При работе с ним не требуются особые меры предосторожности.

Линейный полиэтилен высокого давления (ЛПВД) или низкой плотности— это эластичный мягкий материал с плотностью от 0.915 до 0.925 г/см 3 и повышенной долей молекулярных коротких ответвлений. ЛПВД получают самым сложным и особым методом, использующим полимеризацию со специальными катализаторами — металлоценовыми. Линейный полиэтилен низкой плотности достаточно устойчив к разрывам, ударам и проколам; имеет низкую плотность и высокую пластичность. Этим он напоминает ПНД. Из ЛПВД изготавливают пленку меньшей толщины, а это экономит материал и уменьшает нагрузку на окружающую среду. Хотя этот полимер пригоден для многих применений, но из-за хорошей прозрачности, гибкости и прочности его чаще всего применяется при производстве упаковочных пленок. Практически весь объем потребляемого в России ЛПВД идет на производство пленок (стретч-пленка, изготавливаемая методом раздува и на каст-линиях, многослойная термоусадочная пленка и пленка для ламинации). При этом, для производства мусорных мешков и пакетов линейный полиэтилен в нашей стране практически не используется. В ближайшее время, по мере создания более технологичного оборудования, ЛПВД будет все больше и больше вытеснять ПВД как из однослойных применений, так и в изготовлении многослойных пленок.

Свойства линейного полиэтилена низкой плотности — промежуточные между свойствами ПНП и свойствами ПВП. Но ЛПВД имеет, по сравнению с ПВД, более однородное распределение групп полимера по молекулярной массе. Основные преимущества линейного полиэтилена низкой плотности заключаются в: высокой химической стойкости; высоких эксплуатационных характеристиках, как при достаточно высоких, так и низких, температурах; большой устойчивости к растрескиванию; улучшенной стойкости к проколу.

Линейный полиэтиленобладает самыми высокими физико-химическими показателями.

ЛПНП отличается наиболее высокими значениями прочности при растяжении и удлинения при разрыве. Достаточно высокая температура плавления дает возможность применять литейный полиэтилен для фасовки горячих продуктов. Благодаря присутствию большого количества боковых коротких ответвлений, при деформации скользящих друг по другу и не развивающих при этом внутренних значительных напряжений, ЛПВД характеризуется отличной эластичностью расплава. Что позволяет получать достаточно тонкую пленку от шести до двадцати пяти мкм. Однако, из-за высокой кристалличности ЛПНП менее прозрачен, чем другие виды полиэтилена. Чтобы получить более прозрачный ЛПВД в него вводят оптические специальные добавки.

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

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА

Полиэтилен – полимер, использующийся наиболее широко. Его технология переработки относительно проста, полиэтилен перерабатывается всеми существующими способами для переработки пластмассы, при этом непосредственно для его переработки не требуется узкоспециализированное оборудование.

Комплекс химических, физико-механических и диэлектрических свойств определяет потребительские свойства полиэтилена и позволяет широко применять его во многих промышленных отраслях (радиотехнической, кабельной, легкой, химической, медицине и др.).

Выбор технологического процесса переработки (экструзия, литье, выдув и т.д.), в первую очередь, определяется необходимостью получения марочного ассортимента с определенными свойствами.

Экструзия применяется для получения полиэтиленовых труб, полиэтиленовых кабелей, пленки, листового полиэтилена для строительства и упаковки, а также самых разнообразных полиэтиленовых пленок для нужд любых отраслей промышленности.

Термо-вакуумное формование и литье под давлением применяется для получения разнообразных упаковочных материалов. Упаковка из полиэтилена сегодня – это быстро развивающийся сегмент рынка изделий из пластика.

Ротационный и экструзионно-выдувной способы переработки полиэтилена применяются для получения разного рода тары, емкостей и сосудов.

Специальные виды полиэтилена, такие как вспененный полиэтилен, сшитый полиэтилен, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, хлорсульфированный полиэтилен, довольно успешно применяются для создания специальных строительных материалов. Полиэтилен, сам по себе, не конструкционный материал, однако армированный полиэтилен используется именно в изделиях конструкционного назначения. Также широко распространена сварка изделий изготовленных из полиэтилена, который сваривается всеми основными способами: горячим газом, трением, контактным, присадочным прутком и т.д.

Отдельным сегментом современного рынка стоит вторичная переработка полиэтилена (рециклинг). Многие компании в мире специализируются на приобретении отходов из полиэтилена для дальнейшей их переработки и продажи или самостоятельного применения. Чаще всего для этого используется экструдирование очищенных отходов с последующим дроблением, в результате получается вторичный гранулированный материал пригодный для изготовления изделий.

Итак, полиэтилен применяется для производства:

пленок (упаковочных, сельскохозяйственных, стретч, термоусадочных)
труб (водопроводных, газовых, ненапорных, напорных)
емкостей (канистр, цистерн, бутылей)
волокон
стройматериалов
санитарно-технических изделий
протезов внутренних органов
предметов домашнего обихода
изоляции электрических кабелей
деталей автомашин и различной техники
пенополиэтилена

И это далеко не все для чего можно использовать полиэтилен. На рынке регулярно появляются новые марки этого материала с новыми усовершенствованными потребительскими свойствами.

chimtorg.com.ua

Из чего делают полиэтилен? Производство полиэтилена

История знает множество случаев, когда востребованные в той или иной отрасли материалы были получены в качестве побочного продукта при проведении научных опытов.

Ярким тому примером могут послужить анилиновые красители, которые совершили настоящий переворот в легкой промышленности. Аналогичная история случилась и с полиэтиленом.

История открытия

Впервые материал был случайно получен в 1899 году химиком Гансом фон Пехманном вследствие разогрева диамезотана. Химик обратил внимание на плотный и напоминающий воск материал, осевший на дно пробирки, однако эта случайность оказалось позабытой, и лишь через три десятилетия побочный продукт был вновь получен М. Перрином и Дж. Паттоном. В 1936 году был получен патент на низкоплотный полиэтилен, а уже через пару лет стартовало массовое производство.

Особенности

Полученный материал представляет собой белоцветный и твердый полимер, относящийся к органическим соединениям. Ключевым сырьем для получения полиэтилена служит этилен, от которого и пошло название. Данный газ полимеризуется при низком и высоком давлении, в результате чего получаются сырьевые гранулы для дальнейшей эксплуатации. В некоторых случаях материал производится в порошковом виде.

Существует множество разновидностей данного материала, каждая из которых обладает своими особенностями и сферой применения. Полиэтилен может отличаться по степени давления в процессе производства, плотности и многим другим аспектам. В гранулированные вариации в процессе производства могут добавляться разнообразные красители, позволяющие получить тот или иной цвет.

Свойства

Материал устойчив к влаге, к множеству растворителей, органическим и неорганическим кислотам, а также не реагирует на соль. В процессе горения выделяется парафиновый запах, присутствует голубоватое свечение и слабый огонь. Материал разлагается при контакте с азотной кислотой, фтором и хлором. В процессе старения полиэтилена происходит образование поперечных связей между молекулярными цепями, из-за чего он становится хрупким.

Производство линейного полиэтилена

Метод производства варьируется в зависимости от типа материала. В случае линейной вариации полиэтилена температура нагрева должна достигать отметки 120 °С, давление в пределах 4 Мпа, а катализатором выступает смесь металлоорганического соединения с хлоридом титана. Процесс производства включает в себя выпадение материала в виде хлопьев, которые затем отделяют от раствора с дальнейшим процессом грануляции.

Производство полиэтилена низкого давления

ПНП может производиться тремя способа. В основном применяется суспензионная полимеризация, требующая постоянного перемешивания сырья и катализатора для запуска процесса. Второй способ — это полимеризация в растворе с определенной температурой и катализатором, которому свойственно вступать в реакцию, а потому метод не слишком эффективен. Последний из способов представляет собой газофазную полимеризацию, которая представляет собой процесс смешивания сырьевых газовых фаз под воздействием диффузии.

Производство полиэтилена высокого давления

Такая разновидность может быть получена при температурном режиме в диапазоне от 200 до 250°С. В качестве катализатора может применяться органический пероксид. Давление должно быть в диапазоне 150-300 МПа. В первой фазе масса находится в жидком состоянии, после чего отправляется к сепаратору, а затем к гранулятору.