Полиэтилен: что это такое и из чего делают? Применение и продукция

На сегодняшний день химическая промышленность является одной из самых быстро развивающихся. Исследователи работают над развитием новейших научных разработок, в частности, над созданием разнообразных инновационных материалов. Одним из самых популярных среди них является полиэтилен. Рассмотрим особенности, уникальные свойства и черты полиэтилена, а также сферы его применения.

Что это такое?

В первую очередь следует разобраться с тем, что из себя представляет полиэтилен. По сути, данный материал является термопластичным полимером этилена. Его можно отнести к категории полиолефинов. Определение полиэтилена включает в себя обозначение того, что с химической точки зрения данный материал являет собой органическое соединение, а его молекулы обладаю существенной длиной.

Если говорить о внешних характеристиках материала, то он чаще всего представлен в виде тонких листов, которые могут быть бесцветными или белыми. На ощупь полиэтилен довольно твердый. В качестве сырья он довольно распространен и используется для самых разных целей.

Ученые, которые изобрели полиэтилен, не настаивают на том, что материал является идеальным. Как и любые другие химические соединения, он обладает рядом уникальных свойств, которые носят как положительный, так и негативный характер.

Рассмотрим их подробнее.

К достоинствам полиэтилена можно отнести следующие характеристики:

высокий уровень прочности (в этом отношении имеется в виду тот факт, что материал способен выдерживать механические повреждения и другие негативные воздействия окружающей среды);
эластичность;
водонепроницаемость;
простота использования;
низкий уровень теплопроводности;
безопасность для человека (полиэтилен не выделяет веществ, которые могли бы нанести вред здоровью человека);
доступная цена;
широкий ассортимент;
разнообразный дизайн и многое другое.

Но даже несмотря на такое большое количество положительных характеристик, необходимо помнить и об имеющихся недостатках:

разрушение под воздействием прямых солнечных лучей;
относительная недолговечность;
загрязнение окружающей среды, что является ключевой отрицательной характеристикой материала.

Как и из чего делают?

Особый интерес для исследователей представляет способ получения и процесс производства полиэтилена. Так, обсуждаемое химическое соединение получают из этилена. Сырьевой исходный материал подвергают обязательному процессу полимеризации.

Изначально полиэтилен состоит из гранул, размер которых варьируется в диапазоне от 2 до 5 миллиметров. Свой окончательный состав соединение получает посредством процессов термической обработки, которые осуществляются при помощи специально предназначенного оборудования.

При этом на сегодняшний день специалисты в области химии выделяют несколько видов полиэтилена, каждый из которых сделан по индивидуальной технологии.

Свойства

Для того чтобы ознакомиться с материалом более детально, следует проанализировать его отличительные характеристики (в том числе физические и химические). Ведь полиэтилен обладает особыми свойствами, которые отличают его от любых других соединений.

Итак, к основным особенностям материала можно отнести:

по общему правилу полиэтилен является прозрачным (это касается только чистого химического соединения, лишенного каких-либо примесей), в процессе окрашивания материал может приобретать любые другие оттенки (черный, белый, красный и множество других);
по своей структуре материал является твердым;
процесс кристаллизации материала осуществляется при температуре от -60 до -369 градусов по Цельсию;
отсутствие запаха;
небольшие показатели массы;
плотность материала непостоянна, она зависит о того, каким способом был добыт полиэтилен;
химические соединения обладают свойствами амортизатора;
низкий уровень адгезии;
низкий коэффициент трения;
водонепроницаемость;
полиэтилен подвергается процессам размягчения при температуре от +80 до +120 градусов по Цельсию;
стойкость по отношению к низким температурам;
гибкость;
диэлектрические характеристики;
паро- и гидроизоляция;
биологическая инертность;
теплопроводность;
при разложении полиэтилен не выделяет веществ, которые наносят вред человеку;
стойкость по отношению к воздействию агрессивных химических соединений.

Свойства полиэтилена по большей части детерминируют области его использования.

Обзор видов по плотности

На сегодняшний день существует большое количество видов полиэтилена. Так, на рынке вы сможете найти экструдированный, низкомолекулярный, пузырчатый, рулонный, высокопрочный и высокомодульный материал. Соответственно, при выборе полиэтилена свое пристальное внимание необходимо обращать на маркировку.

Для удобства пользователя производителями принята классификация соединения по нескольким категориям. Рассмотрим отличительные характеристики и особенности каждой из них.

Высокой

Для производства полиэтилена высокой плотности требуется соблюдение ряда обязательных условий. В частности, температура воздуха должна находиться в диапазоне от 200 до 260 градусов по Цельсию, давление не должно превышать показателя в 300 МПа. Кроме того, обязательно наличие катализатора, функцию которого может выполнять кислород или органический пероксид. Сама по себе процедура производства осуществляется в автоклавном или трубчатом реакторе.

Что касается непосредственных характеристик материала, то полиэтилен высокой плотности является легким и эластичным. Ему присущи ярко выраженные диэлектрические характеристики. Особенностью материала является то, что такой полиэтилен довольно легко подается переработке.

Низкой

Условия, необходимые для получения полиэтилена низкой плотности, должны быть таковыми:

показатели температуры – 120-150 градусов по Цельсию;
уровень давления – 0,1-2 МПа;
присутствие катализатора, например, катализаторов Циглера-Натта.

В итоге процесса полимеризации образуется материал, который допускает охлаждение до -80 градусов по Цельсию.

Кроме того, полиэтилен низкой плотности получается очень легким и эластичным, а его поверхность обладает характерным блеском.

Средней

Полиэтилен средней плотности изготавливается при температуре в 100-120 градусов по Цельсию. Давление при этом должно находиться на уровне 3-4 МПа, а в качестве катализатора реакции рекомендуется использовать смесь TiCl4 и AlR3. Следует иметь в виду, что итоговое соединение будет образовываться в виде хлопьев.

Таким образом, существующие разновидности полиэтилена различаются как по своим свойствам и характеристикам, так и по способам получения.

Популярные производители

В связи с тем что полиэтилен – это материал, который широко распространен, пользуется популярностью и востребованностью среди потребителей, его производством занимается большое количество торговых марок. Рассмотрим основные из них.

«Казаньоргсинтез»

На территории Российской Федерации данная компания является одним из крупнейших производителей полиэтилена (причем в ассортимент входит материал как низкой, так и высокой плотности). Несмотря на то что на рынке данный бренд появился в 1950 году, первая партия продукта появилась только через 13 лет. Важно также отметить, что в ассортимент бренда входит не только полиэтилен, но и ряд других химических соединений. Как можно догадаться по названию, компания расположена в г. Казани.

«Нижнекамскнефтехим»

Производственные мощности завода, а также сама продукция от «Нижнекамскнефтехим» соответствуют всем современным технологическим требованиям. Сотрудники компании ориентированы на внедрение инновационных технологий и научных разработок. При этом здесь практикуется использование только высококачественного сырья. Что касается отличительных характеристик полиэтилена от данной фирмы, то следует отметить такие свойства, как высокий уровень адгезии, гладкая и прозрачная поверхность, соответствие международным стандартам и многие другие положительные качества.

«Ставролен»

Данная компания занимается производством разнообразной нефтехимической продукции. Впервые компания «Ставролен» изготовила полиэтилен в виде порошка. Продукция фирмы соответствует мировому уровню и пользуется востребованностью у широкого круга потребителей. Сотрудники компании для получения химического материала используют метод полимеризации в газообразном состоянии.

«Томскнефтехим»

Компания «Томскнефтехим» изготавливает полиэтилен по технологии полимеризации, для которой характерно высокое давление в реакторе. Стоит отметить, что продукция, которая производится данной маркой, пользуется популярностью не только на отечественном рынке, но и экспортируется за рубеж. Для создания сырьевой базы, которая является исходной при производстве полиэтилена, «Томскнефтехим» занимается переработкой углеводородного сырья (а именно: сжиженных газов и бензинов).

«Ангарский завод полимеров»

Завод занимается производством полиэтилена высокого давления марки 10803-020 В/С. Что касается объемов производства, то за 1 год компания изготавливает около 300 тонн материала. Полиэтилен данной торговой марки отличается высоким качеством, имеет соответствующие сертификаты. Химическое соединения данной фирмы подразделяется на 3 категории: высший, первый и второй сорта. По показателям плотности данный материал находится на уровне 0,90 г/см3. Удлинение на разрыв составляет 550%. Полиэтилен «Ангарского завода полимеров» используют для изготовления технической продукции, игрушек, упаковки, товаров сельскохозяйственного назначения и другого.

«Уфаоргсинтез (Башнефть)»

Данное предприятие является одним из старейших производств полиэтилена на территории нашего государства. Производство химического соединения полиэтилена в рамках «Уфаоргсинтез (Башнефть)» берет свое начало в 1967 году. Компания выпускает несколько различных видов материала, которые удовлетворяют потребности рынка. Из полиэтилена этой торговой марки изготавливают товары технического назначения, упаковку для пищевых продуктов и лекарственных средств, детские игрушки и другую продукцию.

«Полимир»

Даная компания расположена на территории Белоруссии. Однако продукция компании распространена и популярна далеко за пределами данной страны. Свою конкурентоспособность полиэтилен от «Полимира» сохраняет благодаря высокой технологичности процесса производства, широкому ассортименту и высококачественному сырью. Говоря о разнообразии материала, следует сказать, что фирма выпускает материал марок 10204-003, 10803020, 15803-020 и многие другие. При этом каждая из этих марок используется для производства различных категорий продукции (например, труб, пленок, бумаги, красителей).

«Газпром нефтехим Салават»

Производство полиэтилена осуществляется в нескольких цехах завода. При этом в продажу выходит материал низкой и высокой плотности. Расположение фабрики – г. Салават, Республика Башкортостан. В качестве исходного материала используются этилен, бутен, водород и гексан.

Таким образом, на территории Российской Федерации есть огромное количество заводов и фабрик, которые профессионально занимаются изготовления полиэтилена. Этот факт доказывает, что материал широко распространен, популярен и является незаменимыми во многих сферах деятельности человека. При этом отечественный материал отличается высоким качеством.

Применение

Как было сказано выше, полиэтилен является одним из самых распространенных и востребованных материалов, соответственно, он применяется в большом количестве областей и для производства различных изделий.

Применение полиэтилена:

производство плотной пищевой и технической пленки в рулонах;

производство тары и упаковочной продукции (например, полиэтиленовых пакетов);

изготовления канализационных труб, а также труб для водоснабжения;

изготовления полотна для изоляции (например, электрической изоляции);

создание термоклея;

производство теплоизоляторов.

Это, конечно, далеко не полный список.

Однако следует иметь в виду тот факт, что повсеместное использование полиэтилена может негативно сказаться на экологическом состоянии окружающей среды.

Все дело в том, что данный материал разлагается довольно продолжительный период (в некоторых случаях материал вовсе не разлагается). Это может привести к загрязнению атмосферы, мирового океана и планеты в целом, а также и к другим негативным последствиям (например, из-за поедания полиэтилена погибают многие животные).

Утилизация

Полиэтилен может быть как первичным, так и вторичным. Здесь имеется в виду, что после того как изначально изготовленное полиэтиленовое изделие приходит в негодность, его можно переработать и использовать заново. Для переработки полиэтиленовых соединений применяются такие методы, как экструзия, экструзия с раздувом, литьё под давлением и пневматическое формование.

Что касается непосредственного процесса утилизации, то чаще всего – это метод сжигания. При этом как только полиэтилен нагревается (например, под прямыми солнечными лучами), он выделяет летучие продукты. Соответственно, происходит процесс образования низкокипящих соединений.

Таким образом, процесс сжигания полиэтилена по своим характеристикам и особенностям представляет собой комплексный химический процесс.

Особенности разложения

Как уже говорилось, полиэтилен – это материал, который разлагается очень продолжительное время, для завершения данного процесса потребуется много лет. При этом на сегодняшний день все более популярными становятся методы биологического разложения данного химического соединения.

Так, для осуществления процессов биологического разложения используют специальные плесневые грибки Penicillium simplicissimum. С их помощью полиэтилен может быть частично утилизирован за 90 дней. Однако для того чтобы данный процесс был максимально эффективным, предварительно материал нужно обработать азотной кислотой. Помимо указанного выше типа бактерий, также рекомендовано использование микроорганизмов Nocardia asteroides. При этом следует учитывать, что разложение полиэтилена (даже с использованием специфических бактерий) может занимать несколько лет (как минимум 8).

Полиэтилен – это популярный и востребованный материал, который используется для различных целей. По своим физическим и химическим свойствам он отличается от многих других материалов, благодаря чему и является широко распространенным. При этом существует несколько его разновидностей, каждая из которых обладает своими уникальными характеристиками.