ЛПНП
Полиэтилен (ПЭ)
[-CH2-CH2-]n,
где n - степень полимеризации (СП), существует в двух модификациях, отличающихся по структуре, а значит, и по свойствам. Обе модификации получаются из этилена CH2=CH2.
В одной из форм мономеры связаны, в основном, в линейные цепи
-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-
с CП обычно 5000 и более.
В другой - разветвления из 4-6 углеродных атомов присоединены к основной цепи случайным образом:
Производство полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) базируется на процессах ка-талитической полимеризации этилена при низком давлении (до 20 атм). Линейные полиэти-лены образуют области кристалличности, которые сильно влияют на физические свойства образцов. Этот тип полиэтилена обычно называют полиэтиленом высокой плотности; он представляет собой очень твердый, прочный и жесткий термопласт, широко применяемый для литьевого и выдувного формования емкостей, используемых в домашнем хозяйстве и промышленности. Полиэтилен высокой плотности прочнее полиэтилена низкой плотности.
СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ
СП : от 1000 до 50 000
Тпл:129 - 135 °С
Тст:ок. - 60 °С
Плотность:0,95 - 0,96 г/см3
Кристалличность:высокая
Растворимость:растворим в ароматических углеводородах только при температу-рах выше 120 °С
Разветвленные полиэтилены первоначально получали нагреванием этилена (со сле-дами кислорода в качестве инициатора) до температур порядка 200° С при очень высоких давлениях (свыше 1500 атм). Разветвления уменьшают способность полиэтилена к кристал-лизации, в результате эта разновидность полиэтилена имеет следующие свойства:
СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ
СП:от 800 до 80 000
Тпл:108 - 115 °С
Тст:ниже -60 °С
Плотность:0,92 - 0,94 г/см3
Кристалличность:низкая
Растворимость:растворим в ароматических углеводородах только при температу-рах выше 80° С
Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) по объему производства и применения зани-мает ведущее место во всех странах мира. Свойства ПЭНП в значительной степени опреде-ляются степенью разветвленности, которая характеризуется количеством ответвлений на 100 углеродных атомов. Разветвленность цепи препятствует плотной упаковке макромоле-кул ПЭНП и уменьшает степень кристалличности, которая колеблется в интервале 55-70 %. Другим важным показателем, на который влияет разветвленность цепи, является температу-ра размягчения. Температура размягчения ПЭНП намного ниже температуры кипения воды, поэтому этот материал не может быть использован для контакта с кипящей водой или паром при стерилизации.
Пленки на основе ПЭВП более жестки, менее воскообразны на ощупь, имеют боль-шую плотность (0,96 г/см3) по сравнению с пленками на основе ПЭНП. Прочность при рас-тяжении и сжатии выше, чем у ПЭНП, а сопротивление разрыву и удару ниже. Благодаря более плотной упаковке макромолекул проницаемость для газов у ПЭВП ниже, чем у ПЭНП примерно в 5-6 раз. По водопроницаемости ПЭВП уступает только пленкам на основе сопо-лимеров винилхлорида и винилиденхлорида. По химической стойкости ПЭВП также пре-восходит ПЭНП (особенно по стойкости к маслам и жирам).
Одной из важнейших областей применения ПЭВП является изготовление дутых экс-трудированных пустотелых сосудов (бочек, канистр, бутылей) для транспортирования и хранения кислот и щелочей.
В настоящее время находит все более широкое применение линейный полиэтилен низкой плотности - LLDPE,получаемый при низком давлении и умеренных температурах сополимеризацией этилена с другим олефиновым мономером, например бутиленом CH2=CH CH2-CH3. Там, где в цепь встраивается бутиленовая единица, образуется короткая боковая цепь:
В этом случае упаковка цепей не может быть столь же плотной, как для "чистого" линейного полиэтилена, поэтому его плотность ниже. Свойства и количество второго моно-мера позволяют получить полиэтилен с линейной молекулой средней плотности.
СВОЙСТВА ЛИНЕЙНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ
СП:от 1000 до 50 000
Тпл:120 - 130 °С
Тст:ок. - 60 °С
Плотность:0,89 - 0,93 г/см3
Кристалличность:средняя
Растворимость:растворим в ароматических углеводородах только при температу-рах выше 120 °С
Свойства LLDPE являются промежуточными между свойствами ПЭНП и ПЭВП. Однако LLDPE характеризуется более однородным распределением фракций полимера по молекулярной массе (полидисперсностью) по сравнению с ПЭНП. Основными преимуществами LLDPE по сравнению с ПЭНП являются: более высокая химическая стойкость; более высокие эксплуатационные свойства, как при низких, так и при высоких температурах; большая устойчивость к растрескиванию; повышенная стойкость к проколу и разрыву.
Линейный полиэтилен низкой плотности представляет собой прочный, очень гибкий и слегка упругий термопласт, несколько более мягкий, легче формуемый и выдавливаемый, чем полиэтилен высокой плотности.
Линейный полиэтилен низкой плотности находит широкое применение в производ-стве покрытий, упаковочных материалов и изделий, изготовляемых методом литьевого формования, а также применяется для производства растягивающихся и усадочных пленок с низкой проницаемостью. Пленки из этого полимера имеют стойкость к образованию тре-щин, обладают хорошей прочностью, прозрачностью и барьерными свойствами по отноше-нию к кислороду. Использование LLDPE в упаковке замороженных продуктов обусловли-вается его характеристиками при низких температурах. Доля использования этого полимера в изготовлении стрейч-пленок быстро растет.
Современные технологии производства полиэтилена любого типа обеспечивают са-нитарно-гигиеническую безопасность его использования в качестве упаковочного материа-ла пищевых продуктов и емкостей для хранения питьевой воды.
Любые промышленные марки полиэтилена непригодны для длительного хранения следующих химических веществ: азотная кислота (свыше 25%), серная кислота, царская водка, серный ангидрид, хлороформ, хлористый метил, этиловый эфир, фтор, горячие орга-нические масла и жиры, органические растворители, трихлорэтилен и некоторые другие ор-ганические растворители.
С.н.с. Института физико-органической химии и углехимии НАН Украины к.х.н. А.Н.Вдовиченко
вед.н.с. Института физико-органической химии и углехимии НАН Украины д.х.н. С.А.Митченко