Что такое полиэтилен?

Полиэтилен: структура, свойства и применение

Полиэтилен (ПЭ) является наиболее широко используемым товарным пластиком. Он доступен во многих различных формах в зависимости от конфигурации его молекулярной цепи.

Полиэтилен классифицируется как гомополимер из-за того, что он состоит из повторяющихся звеньев одного типа молекулы, этилена.

Полиэтилен — это прочный, устойчивый к истиранию пластик, который можно легко формовать с помощью таких технологий, как литье под давлением и выдувное формование. Обычно он используется для бутылок, резервуаров для воды или пластиковых пакетов.

В этой статье будут обсуждаться структура, свойства и области применения полиэтилена.

Что такое полиэтилен (PE)?

Полиэтилен относится к группе термопластичных гомополимеров, состоящих из молекулярных цепей, состоящих из множества повторяющихся мономеров этилена (название IUPC). Полиэтилен и его варианты являются наиболее часто используемыми товарными пластиками.

Полиэтилен обычно используется для пластиковых пакетов, контейнеров для еды и напитков и медицинских изделий, таких как коленные суставы. Химическая структура полиэтилена состоит из повторяющихся мономеров, состоящих из атомов углерода и водорода.

Обычно существует четыре распространенных типа полиэтилена: полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы (UHMWPE), полиэтилен высокой плотности (HDPE), полиэтилен низкой плотности (LDPE) и линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE).

Кто открыл полиэтилен?

Полиэтилен был открыт Реджинальдом Гибсоном и Эриком Фосеттом при взаимодействии этилена с бензальдегидом в 1933 году. Первый патент на полиэтилен был подан в 1936 году компанией Imperial Chemical Industries.

Карл Циглер позже изобрел процесс полимеризации HDPE (полиэтилена высокой плотности) в 1953 году, и один из ключевых катализаторов, используемых в процессе полимеризации, назван в его честь.

Какова химическая формула полиэтилена?

Основной полиэтиленовый полимер образован углеродной основной цепью, при этом каждый атом углерода в цепи имеет две одинарные связи со своими соседями по углероду, по одной с каждой стороны.

Оставшиеся две углеродные связи заполнены атомами водорода. Полиэтилен можно описать как (C2H4)n, который представляет собой повторяющуюся молекулу этилена в полимерной цепи.

Как производится полиэтилен?

Полиэтилен производится из этилена, побочного продукта переработки сырой нефти или природного газа. Этилен можно полимеризовать в полиэтилен только в присутствии подходящего катализатора, такого как металлоцен или катализаторы типа Циглера-Натта.

Наиболее распространенным процессом полимеризации является координационная полимеризация, которая представляет собой еще одну форму аддитивной полимеризации. Процесс работает путем введения свободного радикала в молекулу этилена.

Этот свободный радикал вызывает разрыв двойной связи между двумя атомами углерода. Это создает молекулу с открытой связью с обеих сторон. Эта открытая связь затем соединится с другой молекулой с открытыми связями. Этот процесс продолжается, и молекулы непрерывно добавляются с образованием длинных полимерных цепей полиэтилена.

После полимеризации полимер выдавливается в длинные нити. Затем эти нити поступают в гранулятор, который разрезает нити на мелкие гранулы, которые можно отправить на переработчики полиэтилена.

Каковы общие области применения полиэтилена?

Полиэтилен и его варианты являются одними из наиболее широко используемых пластиков и их можно найти практически во всех основных отраслях промышленности. Общие области применения полиэтилена:

• Бутылки
• Емкости для воды
• Пищевые контейнеры
• Сумки
• Трубы и фитинги
• Гибкие пленки
• Медицинские имплантаты
• Веревки
• Рыболовные сети
• Износостойкие вкладыши для желобов

Какие бывают виды полиэтилена?

Четыре наиболее распространенных типа полиэтилена описаны ниже:

• Полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы (СВМПЭ): СВМПЭ имеет линейную молекулярную цепь без боковых разветвлений. Он обладает отличной стойкостью к истиранию и чрезвычайно прочен, что делает его подходящим для промышленного применения. СВМПЭ имеет гораздо более длинные непрерывные молекулярные цепи, чем другие полиэтилены, отсюда и название «сверхвысокой молекулярной массы».
• Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП): Материал из ПЭВП имеет линейную молекулярную цепь с ограниченным ответвлением основной цепи или без нее. Это позволяет полимерной цепи сворачиваться в плотную структуру, обеспечивая более высокую эффективность упаковки и повышенную кристалличность по сравнению с ПЭНП. HDPE — это жесткий материал с хорошими механическими свойствами. Имеет непрозрачный вид.
• Полиэтилен низкой плотности (LDPE): LDPE не имеет линейной молекулярной структуры HDPE. Вместо этого основной углеродный скелет может иметь дополнительные ответвления, которые имеют ту же форму, что и основная молекула полиэтилена. Эти разветвления препятствуют свертыванию молекулярной цепи в плотно упакованную структуру, т. е. снижают эффективность ее упаковки по сравнению с линейной структурой ПЭВП. LDPE мягче, чем HDPE. Он также имеет тенденцию быть прозрачным и имеет низкую кристалличность.
• Линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE): LLDPE имеет молекулярную структуру, аналогичную LDPE. Однако его ответвления значительно короче, чем у ПЭНП. Это означает, что молекулярные цепи не так легко запутываются. LLDPE имеет хорошую прочность на растяжение и очень высокое удлинение. По этой причине его часто используют в стретч-пленках.

Каковы преимущества использования полиэтилена?

К преимуществам полиэтилена относятся:

• Низкая стоимость и легкая доступность
• Может использоваться в качестве электроизоляции
• Химически устойчив к растворителям и разбавленным кислотам
• Легко перерабатывается для литья под давлением
• Прочный и износостойкий
• Может производиться в виде прочных тонких пленок
• Некоторые сорта прозрачны
• Подходит ли полиэтилен для литья пластмасс под давлением?

Да, полиэтилен широко используется для литья пластмасс под давлением. Это один из самых простых в работе материалов. Простота обработки делает его популярным и в других областях, таких как выдувное формование и экструзия пленки. Для получения дополнительной информации см. наше руководство по литью пластмасс под давлением.

Экологичен ли полиэтилен?

Нет, полиэтилен не является экологически чистым. Как и большинство термопластов, полиэтилен производится как побочный продукт переработки сырой нефти и не поддается биологическому разложению.

На самом деле, большой процент пластикового загрязнения происходит из-за выброшенных полиэтиленовых пленок и пакетов.

В чем разница между полиэтиленом и полипропиленом?

Разница между полипропиленом (ПП) и полиэтиленом (ПЭ) заключается в составе их полимерных цепей. Молекулярные цепи полипропилена состоят из повторяющихся мономеров пропилена (C3H6)n, тогда как цепи полиэтилена состоят из повторяющихся мономеров этилена (C2H4)n.

В чем разница между полиэтилентерефталатом и полиэтиленом?

Полиэтилен (ПЭ) и полиэтилентерефталат (ПЭТФ) — это совершенно разные полимеры, производимые по-разному и используемые для разных целей. ПЭТ с химической формулой (C10H8O4)n получают в результате полимеризации этиленгликоля и терефталевой кислоты, а PE ((C2H4)n) получают в результате полимеризации этилена.

Полиэтилен часто используется для изготовления пластиковых пленок или контейнеров, тогда как ПЭТ чаще используется для изготовления волокон. Он более известен как полиэстер.

Полиэтилен свойства