Получение полиэтилена низкого давления

Полиэтилен. Получение полиэтилена высокой и низкой плотности при высоком и низком давлении. Особенности технологических процессов их производства, влияние технологических параметров процесса на строение полиэтилена. Свойства и применение полиэтилена.

Полиэтиле́н — термопластичный полимер этилена, относится к классу полиолефинов^[1]. Является органическим соединением и имеет длинные молекулы …—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—…, где «—» обозначает ковалентные связи между атомами углерода.

Представляет собой массу белого цвета (тонкие листы прозрачны и бесцветны). Химически- и морозостоек, диэлектрик, не чувствителен к удару (амортизатор), при нагревании размягчается (80—120°С), адгезия (прилипание) — чрезвычайно низкая.

Макромолекулы полиэтилена высокого давления (n≅1000) содержат боковые углеводородные цепи C₁—С₄, молекулы полиэтилена низкого давления практически неразветвлённые, в нём больше доля кристаллической фазы, поэтому этот материал более плотный; молекулы полиэтилена среднего давления занимают промежуточное положение. Большим количеством боковых ответвлений объясняется более низкое содержание кристаллической фазы и соответственно более низкая плотность ПЭВД по сравнению с ПЭНД.

С повышением температуры разрушающее напряжение полиэтилена при растяжении, сжатии, изгибе и срезе понижается. а относительное удлинение при разрыве возрастает до определённого предела, после которого также начинает снижаться.

       Получение полиэтилена высокого давления

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД), или Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), образуется при следующих условиях:

· температура 200—260 °C;

· давление 150—300 МПа;

· присутствие инициатора (кислород или органический пероксид);

в автоклавном или трубчатом реакторах. Реакция идёт по радикальному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000—500 000 и степень кристалличности 50-60 %. Жидкий продукт впоследствии гранулируют. Реакция идёт в расплаве.

Полиизобутилен. Исходное сырье, особенности технологичесого процесса производства. Свойства и применение полиизобутилена.

Полиизобутилен — это каучукоподобный эластичный материал, получаемый полимеризацией изобутилена.

Высокомолекулярный полиизобутилен получают полимеризацией по катионному механизму при низких температурах в присутствии трифторида бора.

В промышленности полиизобутилен получают полимеризацией изобутилена в растворе жидкого этилена при температуре —100 °С. При смешении с катализатором мгновенно происходит полимеризация изобутилена. Образующийся полимер имеет молекулярную массу 120 000—200 000. Выход полиизобутилена составляет около 100% (в пересчете на исходный изобутилен).

Высокомолекулярный полиизобутилен обладает высокими химической стойкостью иводостойкостью. Он устойчив к действию кислот (в том числе к концентрированной азотной кислоте) и щелочей. По химической стойкости и диэлектрическим свойствам полиизобутилен уступает только полиэтилену и политетрафторэтилену.

Полиизобутилен характеризуется малой газопроницаемостью, высокимидиэлектрическими показателями, но низкой прочностью и ползучестью.

Полиизобутилен применяется для внутренней и внешней защиты аппаратуры от коррозии, для обкладки металлических труб, железнодорожных цистерн и кислотохранилищ, какгидроизоляционный материал, для электроизоляции проводов и кабелей, как уплотнительный материал.

 

Полистирол . Блочная, суспензионная, эмульсионная полимеризации стирола. Достоинства и недостатки методов. Влияние технологических параметров процессов на величину молекулярной массы и молекулярно-массовое распределение полистирола. Свойства полистирола, полученного различными методами.

Полистиро́л — продукт полимеризации стирола (винилбензола), термопластичный полимер линейной структуры. 

Эмульсионный

Наиболее устаревший метод получения, не получивший широкого применения в производстве. Эмульсионный полистирол получают в результате реакции полимеризации стирола в водном растворе щелочных веществ при температуре 85-95 °C. Для этого метода требуются стирол, вода, эмульгатор и инициатор полимеризации. Стирол предварительно очищают от ингибиторов: требутил-пирокатехина или гидрохинона. В качестве инициаторов реакции применяют водорастворимые соединения, двуокись водорода или персульфат калия. В качестве эмульгаторов применяют соли жирных кислот, щелочи (мыло), соли сульфокислот. Реактор наполняют водным раствором касторового масла и, тщательно перемешивая, вводят стирол и инициаторы полимеризации, после чего полученная смесь нагревается до 85-95 °C. Мономер, растворённый в мицеллах мыла, начинает полимеризоваться, поступая из капель эмульсии. В результате чего образуются полимер-мономерные частицы. На стадии 20 % полимеризации мицеллярное мыло расходуется на образование адсорбированных слоёв и процесс далее протекает внутри частиц полимера. Процесс заканчивается, когда содержание свободного стирола станет менее 0,5 %. Далее эмульсия транспортируется из реактора на стадию осаждения с целью дальнейшего снижения остаточного мономера, для этого эмульсию коагулируют раствором поваренной соли и сушат, получая порошкообразную массу с размерами частиц до 0,1 мм. Остатки щелочных веществ влияют на качество полученного материала, поскольку полностью устранить посторонние примеси невозможно, а их наличие придаёт полимеру желтоватый оттенок. Этим методом можно получать полистирол с наибольшей молекулярной массой. Полистирол, получаемый по данному методу, имеет аббревиатуру ПСЭ, которая встречается в технической документации и старых учебниках по полимерным материалам.

Суспензионный

Суспензионный метод полимеризации производится по периодической схеме в реакторах с мешалкой и теплоотводящей рубашкой. Стирол подготавливают, суспендируя его в химически чистой воде посредством применения стабилизаторов эмульсии (поливинилового спирта, полиметакрилата натрия, гидроксида магния) и инициаторов полимеризации. Процесс полимеризации производится при постепенном повышении температуры (до 130 °С) под давлением. Результатом является получение суспензии, из которой полистирол выделяют путём центрифугирования, затем его промывают и сушат. Данный метод получения полистирола также является устаревшим и наиболее пригоден для получения и сополимеров стирола. Данный метод в основном применяется в производстве пенополистирола.

Амидоальдегидные полимеры

Это смолы, образованные конденсацией аминов или амидов с альдегидами (формальдегидом, фурфуролом и т.п.). Наиболее важными являются карбамидные смолы (например, мочевино–формальдегидная смола, или карбамидо–формальдегидная смола), тиокарбамидные смолы (например, тиомочевино–формальдегидная смола, или тиокарбамидо–формальдегидная смола), меламино–альдегидные смолы (например, меламино–формальдегидная смола) и анилиновые смолы (например, анилино–формальдегидная смола).

Эти смолы используются для изготовления прозрачных, полупрозрачных или ярко окрашенных изделий из пластмассы и в основном применяются для изготовления посуды и галантерейных изделий и электротоваров. В растворах и дисперсиях (эмульсиях и суспензиях), (модифицированных или не модифицированных маслами, жирными кислотами, спиртами или синтетическими полимерами) амино–альдегидные смолы используются как клеи, для аппретирования тканей и т.д. (см. общие положения к данной группе, исключение (б) для классификации клеев).

ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ

Продукт поликонденсации этиленгликоля с терефталевой кислотой (или её диметиловым эфиром); твёрдое, бесцветное, прозрачное вещество в аморфном состоянии и белое, непрозрачное в кристаллическом состоянии.

· плотность — 1,38—1,4 г/см³,

· температура размягчения (t разм.) — 245 °C,

· температура плавления (t пл.) — 260 °C,

· температура стеклования (t ст.) — 70 °C,

· температура разложения — 350 °С.

Не растворим в воде и органических растворителях. Неустойчив к кетонам, сильным кислотам и щелочам.

В России полиэтилентерефталат используют главным образом для изготовления пластиковых ёмкостей различного вида и назначения (в первую очередь, пластиковых бутылок). Полиэтилентерефталат относится к группе алифатически-ароматических полиэфиров, которые используются для производства волокон, пищевых плёнок и пластиков, представляющих одно из важнейших направлений в полимерной индустрии и смежных отраслях.

Преимущества:

• высокая прочность и жесткость
• высокое сопротивление ползучести
• высокая поверхностная твердость
• хорошо полируется
• высокая устойчивость к деформации
• хорошее свойство трения скольжения и износостойкость
• хорошие электрические изолирующие свойства
• высокая стойкость к химикатам
• хорошо лакируется

Полиэтилен. Получение полиэтилена высокой и низкой плотности при высоком и низком давлении. Особенности технологических процессов их производства, влияние технологических параметров процесса на строение полиэтилена. Свойства и применение полиэтилена.

Полиэтиле́н — термопластичный полимер этилена, относится к классу полиолефинов^[1]. Является органическим соединением и имеет длинные молекулы …—CH₂—CH₂—CH₂—CH₂—…, где «—» обозначает ковалентные связи между атомами углерода.

Представляет собой массу белого цвета (тонкие листы прозрачны и бесцветны). Химически- и морозостоек, диэлектрик, не чувствителен к удару (амортизатор), при нагревании размягчается (80—120°С), адгезия (прилипание) — чрезвычайно низкая.

Макромолекулы полиэтилена высокого давления (n≅1000) содержат боковые углеводородные цепи C₁—С₄, молекулы полиэтилена низкого давления практически неразветвлённые, в нём больше доля кристаллической фазы, поэтому этот материал более плотный; молекулы полиэтилена среднего давления занимают промежуточное положение. Большим количеством боковых ответвлений объясняется более низкое содержание кристаллической фазы и соответственно более низкая плотность ПЭВД по сравнению с ПЭНД.

С повышением температуры разрушающее напряжение полиэтилена при растяжении, сжатии, изгибе и срезе понижается. а относительное удлинение при разрыве возрастает до определённого предела, после которого также начинает снижаться.

       Получение полиэтилена высокого давления

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД), или Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), образуется при следующих условиях:

· температура 200—260 °C;

· давление 150—300 МПа;

· присутствие инициатора (кислород или органический пероксид);

в автоклавном или трубчатом реакторах. Реакция идёт по радикальному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000—500 000 и степень кристалличности 50-60 %. Жидкий продукт впоследствии гранулируют. Реакция идёт в расплаве.

Получение полиэтилена низкого давления

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД), или Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), образуется при следующих условиях:

· температура 120—150 °C;

· давление ниже 0,1—2 МПа;

· присутствие катализатора (катализаторы Циглера—Натта, например, смесь TiCl₄ и AlR₃);

Полимеризация идёт в суспензии по ионно-координационному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000—300 000, степень кристалличности 75—85 %.

Горит голубоватым пламенем, со слабым светом^[8], при этом издаёт запах парафина^[9], то есть такой же, какой исходит от горящей свечи.

Устойчив к действию воды, не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими кислотами, даже с концентрированной серной кислотой, но разрушается при действии 50%-й азотной кислоты при комнатной температуре и под воздействием жидкого и газообразного хлора и фтора.

Полипропилен . Методы получения и требования, предъявляемые к его качеству. Факторы, обуславливающие формирование структуры полимера. Особенности технологических процессов производства полипропилена. Свойства и применение полипропилена.

Полипропилен получают полимеризацией пропилена в присутствии металлокомплексных катализаторов, например, катализаторов Циглера—Натта (например, смесь TiCl₄ и AlR₃):

nCH₂=CH(CH₃) → [-CH₂-CH(CH₃)-]_n

Параметры, необходимые для получения полипропилена близки к тем, при которых получают полиэтилен низкого давления. При этом, в зависимости от конкретного катализатора, может получаться любой тип полимера или их смеси.

Полипропилен выпускается в виде порошка белого цвета или гранул с насыпной плотностью 0,4—0,5 г/см³. Полипропилен выпускается стабилизированным, окрашенным и неокрашенным.

В промышленности полипропилен получают полимеризацией пропилена в растворителе (бензине, гектане, пропане) при давлении 1—4 МПа (в зависимости от применяемого растворителя). Реакция идет при 70°С в присутствии каталитического комплекса AiRg + TiCI₃. Максимальная активность катализатора при молярном соотношении AiRg: TiCl₃>3 : 2. Степень кристалличности полипропилена зависит от размера частиц катализатора. Активность наиболее часто применяемого каталитического комплекса уменьшается в присутствии кислорода воздуха или следов влаги, поэтому полимеризацию производят в атмосфере азота, используя тщательно осушенные растворитель и пропилен.

В аппаратах 1 м² приготовляют катализатор. Компоненты катализатора дозируются насосами и попадают в заданном соотношении в полимеризатор, куда одновременно поступает и мономер. Тепло полимеризации отводят за счет охлаждения стенок реактора или охлаждающим змеевиком. Образующаяся суспензия полимера самотеком поступает в сборник, в котором находится спирт (высший) для прекращения полимеризации и разложения катализатора. Затем производят фильтрацию полимера и удаление остатков растворителя острым водяным паром. В силу малой плотности полипропилена он всплывает на поверхность воды. После отделения полипропилена от воды и сушки он подвергается окончательной просушке в потоке азота.

12345Следующая ⇒

Поделиться: