Полиэтилен

Что такое полиэтилен

Полиэтилен (ПЭ, PE) — искусственный материал, является самым популярным полимером. С полиэтиленом знакомы почти все, название зачастую мелькает в бытовых вопросах, например понятие “полиэтиленовый пакет”. Однако, люди нередко путают полиэтилен с другими веществами, совершенно непохожими между собой. 

Главные разновидности ПЭ: полиэтилен низкого давления и полиэтилен высокого давления. Чуть ниже мы разберем более подробно эти и остальные типы простейших полиолефинов. 

Полиэтилен — синтетический полимер, получаемый путем полимеризации этилена. Синтез ПЭВД и ПЭНД производят почти все крупные нефтяные и газовые концерны. На территории Беларуси производителями полиэтилена являются завод «Полимир» ОАО «Нафтан», «Алмоспак» и прочие.  В России ПЭ предлагает «Роснефть», «Лукойл», «Газпром», СИБУР, «Казаньоргсинтез» и «Нижнекамскнефтехим». Чаще всего полимер выпускают гранулами по 2-5 миллиметров, но ПЭ встречается и в порошковом варианте. 

Как появился полиэтилен

Ганс фон Пехманн — инженер из Германии, изобрел полимер в 1899 году. Огромный вклад в создании продукта внесли инженеры Эрик Фосет и Реджинальд Гибсон. По началу, изобретение не могло найти свое предназначение. Полиэтилен эксплуатировали в производстве телефонных кабелей и только после 1938 года его стали использовать в пищевой промышленности как упаковку. По завершению работ, в 1936 году команда получила патент на полиэтилен высокого давления. 

История ПНД положила свое начало еще в 1920-х годах, когда Карл Циглер только начинал создавать катализаторы для ионно-координационной полимеризации. К 1954 году разработку освоили и получили патент. 

Как получают ПЭ

Краткое объяснение сути производства двух главных видов полиэтиленов:

• ПЭВД (LDPE) — синтез полиэтилена происходит при повышенном давлении, что понятно, исходя из наименования. Синтез проводится в трубчатых реакторах и осуществляется под воздействием окислителей: кислорода, пероксидов или двух элементов вместе. 

• Время нахождения этиленовой смеси в реакторе 70-100 секунд. За этот период от 18 до 20% этилена превращается в ПВД. После, оставшийся этилен рециркулирует, полученный ПЭ подвергается охлаждению и грануляции. Гранулы снова охлаждают, сушат и упаковывают. Гранулированные оболочки LDPE не окрашиваются. 

• ПЭНД (HDPE) создается при низком давлении в реакторе. Для синтеза подходят 3 главных типа полимеризации: суспензионный, растворный, газофазный. Чтобы получить ПЭ обычно используют этиленовый раствор в гексане, нагреваемый до 170-250 °C. Испарением растворителя отделяется готовый полимер. Гранулированные оболочки не имеют цвета, HDPE продается в стандартном объеме не менее 25 килограмм. 

Разновидности полиэтилена

Кроме самых популярных ПНД и ПВД, распространены следующие группы: 

• ЛПЭНП, LLDPE 

• mLLDPE, MPE 

• MDPE

• ВМПЭ, HMWPE 

• СВМПЭ, UHMWPE

• EPE 

• PEC 

Есть множество сополимеров этилена с другими мономерами. Самый популярный из таких разновидностей — сополимер с пропиленом. Обширно используются и эластомеры на этиленовой базе, их можно встретить как POP и POE.

Характеристики полиэтилена 

Технические качества разных полимеров значительно разнятся между собой. Давайте здесь также разберем две главные разновидности: 

1. LDPE — полиэтилен высокого давления. 

Свойства: 

• Молекулярная масса ПЭВД варьируется в районе 30-400 тысяч дальтон.

• ПТР колеблется от 0,2 до 20 г/10 минут.

• Уровень кристалличности ПВД примерно 60%.

• Температурный показатель стеклования составляет минус 4 градуса. 

• Температура плавления марок материала варьируется от 105 до 115 градусов.

• Плотность составляет примерно 930 кг/куб.м.

• Технологическая усадка при переработке 1,5-2%.

2. HDPE — полиэтилен низкого давления. 

Свойства:

• Молекулярная масса ПЭНД разнится от 50 тысяч до 1 миллиона дальтон. 

• ПТР колеблется от 0,1 до 20 г/10 минут..

• Уровень кристалличности ПНД — 70-90%. 

• Температурный показатель стеклования — 120 градусов.

• Температура плавления марок материала 130-140 градусов.

• Плотность составляет в районе 950 кг/куб.м3.

• Технологическая усадка при переработке 1,5-2%.

Общие характеристики ПЭ

1. Химические. Полиэтилен характерен пониженной газопроницаемостью. Он не вступает в реакцию со щелочами, спокойно реагирует на кислоты и соли. Если погрузить полимер в растворитель, он не растворится, но немного набухнет. Разрушить ПЭ способны только фтор, хлор и 50-процентная азотная кислота.

2. Физические свойства зависят от модификации. К примеру, низкая плотность обусловливает мягкость продукции. Любой тип полиэтилена не боится ударов, пыли, мороза, водонепроницаем. 

3. Эксплуатационные. Полиэтилен не опасен для организма и атмосферы — не выделяет токсичные вещества. Разложение ПЭ достаточно медленное, на это требуются десятилетия. Важно понимать, что полиэтилен достаточно легко возгорается, нельзя забывать об этом при использовании. ПЭ устойчив к алкоголю, нефтепродуктам, сокам, воде. 

Сферы применения ПЭ

Полиэтилен — самый популярный полимер. Он обладает целым рядом преимуществ: неприхотливость в переработке, хорошая реакция на вторичную эксплуатацию. Полиэтилен неприхотлив к качеству и конструкции оснащения и оснастке, не требует спецподготовки для переработки. Полимер ежедневно применяют в разных областях: 

• Логистические и торговые компании. Полиэтилен широко используют для упаковок, к ним относятся и пленка, скотч.

• Пищевая промышленность. Полимер распространен среди производства разнообразных тар емкостей. Особенным спросом пользуются емкости из ПНД: изделия характеризуются высокой прочностью и отличными эксплуатационными свойствами.  

• Электротехника. ПЭ — эффективное изоляционное вещество, по этой причине его применяют как изоляционные оплетки для силовых кабелей.

• Строительство. Из ПНД делают разные стройматериалы и декор. Продукция из ПЭВП давно поставила на второй план продукты из дерева и фанеры. Еще вспененный полиэтилен применяют в качестве теплоизоляции. 

• Военная промышленность. Здесь полимер служит практичной броней, которая не уступает сплавам из металла по ударной вязкости. 

Экология: переработка полиэтилена

Сейчас особенно важна тема экологии. Все чаще люди стараются использовать тканевые пакеты. По этим причинам на полиэтилен обрушилась волна негатива из-за “неэкологичности”. Хотя полимер считается одним из наиболее безопасных и, как было сказано выше, не вредит планете. Проблема лишь в том, что ПЭ, который эксплуатируют для создания пленок и пакетов, подвергается неправильной эксплуатации. Неразвитые страны выкидывают очень много полиэтилена, вследствие этого, полиэтилен попадает в окружающую среду и загрязняет ее (самая серьезная проблема — водные ресурсы). 

Сбор и сортировка отходов делает полиэтилен ценным продуктом переработки. В большинстве стран особенно популярны две технологии: изготовление вторичной гранулы и пиролиз.

Первый способ подразумевает возврат материала в производство, а второй нацелен на получение печного топлива. С помощью такого подхода можно избежать загрязнение планеты.