Полиэтилен: структура, получение и использование

Полиэтилен или полиэтиленовый полимер – наиболее широко используемый пластик. Этот долговечный и универсальный полимер используется в прочных контейнерах, эластичных пленках. Полиэтилен представляет собой недорогой органический (углеродный) полиолефиновый термопласт. Термопласт — это тип искусственного твердого вещества, которое становится мягким при плавлении и может формоваться снова и снова. Это делает полиэтилен пригодным для повторного использования.

Свойства полиэтилена

Физические свойства полиэтилена включают его нерастворимость в воде (водонепроницаемость), хорошую электрическую изоляцию, устойчивость к ударам, плавучесть в воде и плавление при температуре от 105 ° C до 140 ° C. При нагревании его прочные межмолекулярные связи позволяют ему размягчаться в вязкую жидкость, которую легко формовать или раскатывать.

Химические свойства полиэтилена включают высокую воспламеняемость, устойчивость к кислотной коррозии, ограниченную устойчивость к углеводородной коррозии и высокую химическую стабильность.

Получение полиэтилена

Полиэтилен, слово, означающее «много этилена», получают одним из двух способов: либо путем помещения газообразного этилена под огромное давление с радикальными активаторами, либо путем смешивания этилена в жидкости с катализаторами. В каждом случае процесс быстро и эффективно соединяет звенья этилена в цепь полиэтилена. После этого из полиэтилена делают разные формы: экструдируют в нити и трубки, сворачивают в пленки или литьем под давлением.

ПВД

Полиэтилен ВД производится под очень высоким давлением в рамках старейшего процесса полимеризации полиэтилена.

Разветвленные цепи ПВД торчат и препятствуют правильному выстраиванию основной цепи полимера. Это создает рыхлую, аморфную (неорганизованную) структуру, подобную куче свежеспиленных елей со спутанными ветвями. Эта молекулярная структура важна, так как обеспечивает эластичность, устойчивость к разрывам и прочность во всех направлениях, что ценно для потребителей.

Полимеризация под высоким давлением требует радикальных инициаторов. Свободные радикалы, которые представляют собой вещества на основе кислорода с дополнительным электроном, наращивают цепь и образуют кустистые боковые ответвления в случайных местах. ПВД производится в горячих стальных трубах, называемых автоклавами, под интенсивным давлением в тысячи атмосфер. Процесс превращает этилен в полиэтиленовый полимер примерно за минуту.

Недорогой и легкий ПВД используется в водонепроницаемой упаковке, пластиковых пакетах, пузырчатой пленке, одноразовых бутылках, фармацевтическом оборудовании и в электроизоляции.

ПНД

Полиэтилен низкого давления состоит из линейных, относительно неразветвленных цепей. Его можно свернуть в тонкую пленку, прочную в одном направлении. Его также можно экструдировать в прочные контейнеры, такие как бутылки и трубы.

Линейные полимерные цепи в ПНД расположены близко друг к другу, как аккуратная груда необрезанных бревен в так называемой кристаллической структуре. Молекулы в структуре настолько сближены, что межмолекулярные силы на коротком расстоянии (между молекулами) удерживают их вместе, подобно двум кускам статической ткани, которые цепляются друг за друга. Эта линейная структура делает его более прочным, плотным и более волокнистым, чем ПВД, но менее гибким и устойчивым к проколам.

ПНД производится в другом процессе полимеризации, чем ПЭНП, с использованием катализаторов при менее экстремальном давлении. Это дешевле, чем производство ПВД. Катализаторы добавляют этилен к концам растущей полимерной цепи, не затрагивая основную цепь в середине. Поэтому этот процесс формирует длинные, относительно неразветвленные цепи.

ПНД имеет более высокую прочность на растяжение, чем ПВД, а также является долговечным и устойчивым к растворителям. Он в основном используется для жестких, гибких контейнеров, таких как мусорные баки, канистры, автомобильные бензобаки, водопроводные и канализационные трубы. Это основной компонент игрушек, рыболовных сетей и телекоммуникационных кабелей.