Поліетилен - це що таке? Застосування поліетилену

Що являє собою поліетилен? Які його характеристики? Як відбувається отримання поліетилену? Це дуже цікаві питання, які обов'язково будуть розглянуті в цій статті.

Загальна інформація

Поліетилен – це хімічна речовина, яка являє собою ланцюжок атомів вуглецю, до кожного з них при цьому приєднано дві молекули водню. Незважаючи на наявність однакового складу, все ж існує дві модифікації. Відрізняються вони по своїй структурі і, відповідно, властивостей. Перша представляється собою лінійну ланцюг, в якій ступінь полімеризації перевищує показник у п'ять тисяч. Друга структура – це розгалуження з 4-6 атомів вуглецю, що приєднуються до основного ланцюга довільним способом. Як же в загальних рисах виходить лінійний поліетилен? Це досягається завдяки використанню особливих каталізаторів, що впливають на поліолефіни при помірній температурі (до 150 градусів за Цельсієм) і тиску (до 20 атмосфер). Але що ж він собою являє? Ми знаємо його хімічні властивості, а які тоді фізичні?

Що він собою являє?

Поліетилен – це термопластичний полімер, у якому процес кристалізації здійснюється при температурі менше мінус 60 градусів за Цельсієм. Він не прозорий в товстому шарі, не змочується водою, органічні розчинники при кімнатній температурі на нього не впливають. Якщо температура перевищить плюс 80 градусів за Цельсієм, то спочатку здійснюється набухання, а потім розпад на ароматичні вуглеводні і галогенопроизводние. Поліетилен – це речовина, яка успішно протистоїть негативного впливу розчинів кислот, солей і лугів. Але якщо температура перевищує 60 градусів тепла за Цельсієм, то його досить швидко можуть зруйнувати азотна і сірчана кислоти. Для склеювання виробів з поліетилену вони можуть оброблятися окислювачами, з подальшим нанесенням необхідних речовин.

Як здійснюється отримання поліетилену?

Для цього використовують:

Метод високого тиску (низької щільності). Поліетилен створюється при високому тиск, який знаходиться в діапазоні від 1000 до 3000 атмосфер при температурі 180 градусів тепла за Цельсієм. В якості ініціатора виступає кисень.

Метод низького тиску (високої щільності). У цьому випадку поліетилен створюється при тиску, який становить не менше п'яти атмосфер і температури 80 градусів Цельсія з використанням органічного розчинника і каталізаторів Циглера-Натта.

І окремо знаходиться цикл виробництва лінійного поліетилену, про який говорилося вище. Він є проміжним між другим і першим пунктами.

Слід зазначити, що це не єдині технології, які застосовуються. Так, досить поширеним ще є і використання металлоценових каталізаторів. Зміст цієї технології полягає в тому, що за допомогою неї досягають значної маси полімеру, збільшуючи при цьому міцність виробу. В залежності від того, яка структура і властивості необхідні при використанні одного мономеру, і відбувається вибір методу отримання. Також на це можуть вплинути вимоги до температури плавлення, міцності, твердості і щільності.

Чому ж спостерігається сильна різниця?

Основна причина відмінності властивостей – це розгалуження макромолекул. Так, чим вона більше, тим менше кристалличность і вище еластичність полімеру. Чому це важливо? Справа в тому, що механічні показники поліетилену ростуть разом з його щільністю та молекулярною масою. Давайте розглянемо невеликий приклад. Поліетилен листової володіє значною жорсткістю і не прозорістю. Але якщо використовується метод низької щільності, то отриманий матеріал буде мати відносно непоганий гнучкістю і відносної видимістю через нього. Чому ж випускається такий різний асортимент? Із-за відмінностей умов експлуатації. Так, поліетилен непогано справляється з ударними навантаженнями. Також він добре переносить морози. Діапазон робочої температури цього матеріалу – від -70 до +60 градусів за Цельсієм. Хоча окремі марки пристосовані і для дещо іншого градієнта – від -120 до +100. На це впливає густина поліетилену та його структура на молекулярному рівні.

Специфіка матеріалу

Слід відзначити один істотний недолік – швидке старіння поліетилену. Але це справа поправимо. Збільшення терміну служби досягається завдяки спеціальним добавкам-противостарителям, в ролі яких може виступати газова сажа, феноли або ж аміни. Також слід зазначити і те, що матеріал низької щільності більш в'язок, завдяки чому він легше може бути перероблений у вироби. Не можна не згадати і електричні властивості. Поліетилен завдяки тому, що він неполярний полімер, є високоякісним високочастотним діелектриком. Завдяки цьому проникність і тангенс кута втрат слабо змінюються від змін вологості, температури (в діапазоні від -80 до +100) і частоти електричного поля. Тут слід відзначити одну особливість. Так, якщо в поліетилені є залишки каталізатора, то це сприяє підвищенню тангенса кута діелектричних втрат, що веде до деякого погіршення ізоляційний властивостей. Що ж, зараз нами була розглянута загальна ситуація. А тепер давайте приділимо увагу конкретики.

Що являє собою поліетилен низького тиску?

Це еластичний легкий закристалізований матеріал, теплостійкість якого знаходиться в діапазоні від -80 до +100 градусів за Цельсієм. Володіє блискучою поверхнею. Стеклование починається при -20. А плавлення - в діапазоні 120-135. Характерним є хороша ударна міцність і теплостійкість. Густина поліетилену значно впливає на одержувані властивості. Так, разом з нею зростає міцність, жорсткість, твердість і хімічна стійкість. Але одночасно падає схильність до розтягування і проникність для парів і газів. Не можна не відзначити повзучість, що спостерігається при тривалому навантаженні. Такий поліетилен біологічно інертний, і його легко можна переробити. Що дуже корисно в сучасних умовах. Говорячи про застосування поліетилену, необхідно відзначити, що його використовують для виготовлення упаковок і тари. Так, приблизно третина продукції йде на те, щоб створити контейнери видувного формування, що використовуються у харчовій промисловості, косметиці, автомобільної, побутової, енергетичній галузях і плівок. Але зустріти його можна і при створенні труб і деталей трубопроводів. Важливою перевагою такого матеріалу є його довговічність, дешевизна і простота зварювання.

Поліетилен високого тиску

Це еластичний легкий закристалізований матеріал, теплостійкість якого (без навантаження) знаходиться в діапазоні від -120 до +90 градусів за Цельсієм. Властивості також сильно залежать від щільності отриманого матеріалу. Так відбувається підвищення міцності, твердості, жорсткості і хімічної стійкості. Разом з цим товщина поліетилену негативно позначається на удароміцності, подовження, стійкості до тріщин і проникності для парів і газів. До того ж, він не відрізняється стабільністю розмірів і помітно негативний вплив при відносно невеликих навантаженнях. Слід зазначити дійсно високу хімічну стійкість і відмінні діелектричні характеристики. З негативу – на такий поліетилен погано впливають жири, масла і ультрафіолетове випромінювання. Біологічно інертний, можна легко переробити. Також ще можна охарактеризувати і як стійкого до радіації. Застосування поліетилену високого тиску найбільше можна зустріти при створенні технічних, харчових та сільськогосподарських плівок. Хоча, звичайно, це не єдиний варіант.

Лінійний поліетилен

Він являє собою еластичний закристалізований матеріал. Може витримувати температуру до 118 градусів тепла за Цельсієм. Також важливою перевагою цього матеріалу є його стійкість до розтріскування, теплостійкість і ударна міцність. Застосовується для виготовлення упаковок, резервуарів та контейнерів. Що ж пропонує цей поліетилен? Характеристики даного матеріалу досить високі в порівнянні з аналогом, одержуваним способом низького тиску. Тому у нього досить непогані властивості. Але все ж, як правило, він не може рівнятися з поліетиленом високого тиску.

Як може бути представлений матеріал?

Отже, ми вже розглянули основні види поліетилену. В якому ж вигляді він створюється? Найбільш популярні – це поліетилен листової і плівковий. Ці форми можуть бути виготовлені з матеріалу будь-якої щільності. Хоча все ж є і певні переваги. Так, для отримання еластичних і тонких плівок широко використовують підхід низького тиску. Ширина отриманого матеріалу, як правило, досягає 1400 міліметрів, а довжина – 300 метрів. Лінійний і поліетилен високого тиску більш жорсткі, тому їх використовують для конструкцій, які не повинні піддаватися впливу: ті ж листи, труби, формовані і ливарні вироби та інше.

Висновок

І наостанок не можна не згадати регулюючі документи, згідно з якими і здійснюється поліетилен. ГОСТ 16338-85 відповідає за продукцію, яка створюється при низькому тиску. Він діє ще з 1985 року. ГОСТ 16337-77 регламентує питання, пов'язані з поліетиленом високого тиску. Він ще більш старий і датується 1977 роком. Ці нормативні документи містять в собі інформацію про вимоги до матеріалів, з яких виготовляються плівки, упаковки та інша різна продукція. Причому слід відзначити широкий діапазон застосування одержуваної продукції та її видового різноманіття. Так, наприклад, дуже поширені армовані поліетиленові плівки. Їх особливістю є те, що при однаковій товщині вони на голову вище за своїми властивостями, ніж звичайні зразки продукції. З тих же самих армованих поліетиленових плівок роблять скатертини, сумки і багато інших корисних речей. А їх властивості виходять завдяки впровадженню спеціальних ниток з природних або синтетичних волокон.