Jedním z nejběžnějších typů plastů v každodenním životě je polyethylen.
Moderní lidé se s ní setkávají doslova na každém kroku: balí se do ní potraviny i nepotravinářské výrobky, vyrábí se z ní lahve na vodu a nápoje, jednorázové nádobí a mnoho dalších věcí.
Ale co víme o polyethylenu?
Co je polyethylen?
Jak již z názvu vyplývá, polyethylen je polymer, tzn. látka s dlouhou molekulou vzniklá spojením řady molekul monomeru. Monomery mohou být spojeny ve formě řetězců, sítí a tvoří formace nepravidelného tvaru. Záleží na podmínkách, za kterých k polymeraci dochází, tzn. Vznik těchto dlouhých molekul závisí na vlastnostech výsledného polymeru.
Základem polyethylenu je bezbarvý plyn etylen, který se získává zpracováním některých ropných produktů – primárního benzínu, plynového oleje atd. Látka získaná při polymeraci má dobrou termoplasticitu, chemickou odolnost a odolnost proti rázovému zatížení. Polyethylen je dielektrikum, tzn. nevede elektrický proud.
Je to tvrdá bělavá hmota, která je po vyválení do tenké vrstvy průhledná. Polyethylen je jedním z nejběžnějších polymerů na světě.
Způsoby výroby polyethylenu
V současné době existují tři hlavní typy polyethylenu, které se liší způsobem zpracování ethylenu:
— při vysokém tlaku se získá nízkohustotní polyethylen, který se označuje zkratkou LDPE nebo LDPE;
— produkt získaný při středním tlaku je označen jako PESD;
– při nízkém tlaku vzniká vysokohustotní polyethylen, který se označuje zkratkami HDPE nebo HDPE.
Jiné způsoby polymerace ethylenu nezískaly dostatečnou popularitu, protože jsou buď příliš drahé, nebo neposkytují požadované vlastnosti polymeru.
Kromě toho existuje řada technologií pro výrobu kompozitních kompozic a kopolymerů. Polyetylen se kombinuje s polypropylenem, kaučukem, polyisobutylenem apod. V posledních desetiletích vzniká tzv. zesíťovaný polyetylen, jehož molekula polymeru je tvořena monomery spojenými nejen ve formě řetězce, ale i postranními vazbami připomínajícími stehy nitě, byl aktivně používán.
Zesíťovaný polyetylén je pevnější a odolnější než běžný polyetylén. Vyrábí se peroxidovými, silanovými, dusíkovými a radiačními metodami.
Použití polyethylenu
Dnes existuje mnoho oblastí pro použití takové užitečné látky, jako je polyethylen. Používá se:
— ve formě fólií různých tlouštěk, typů a účelů, určených k balení, laminování, lepení atd.;
— pro výrobu nádob a předmětů pro domácnost, od zemědělského nářadí a kuchyňského náčiní až po dětské hračky;
— pro výrobu trubek pro různé účely;
— jako elektrická izolace vodičů a spínacích prvků, pro výrobu krytů elektrických spotřebičů a jednotlivých dílů;
— jako tavné lepidlo ve formě prášku nebo tyčinek;
— jako tepelný izolátor ve formě pěnové hmoty prodávané v listech nebo rolích;
— pro výrobu pouzder a částí různých mechanismů, od malých domácích spotřebičů po traktory a lodě;
— v lékařství pro výrobu nástrojů, spotřebního materiálu, náhražek chrupavkové tkáně atd.
Pro spotřebitele jsou nejdůležitější vlastnosti polyethylenu voděodolnost, chemická odolnost, tažnost, nízká hmotnost a poměrně vysoká pevnost. V posledních desetiletích se stala aktuální možnost opětovného použití polyethylenu, čímž se šetří nenahraditelné přírodní zdroje a neznečišťuje životní prostředí.
Polyetylen a ekologie
Široké používání polyetylenu nejen učinilo náš život pohodlnějším, ale také vedlo k vytvoření obrovského množství domácího a průmyslového odpadu, který znečišťuje naši planetu. Přirozená doba rozkladu polyetylenu je asi pět set let, takže není naděje, že tento odpad zmizí sám od sebe.
V Tichém a Atlantském oceánu dnes plavou obří ostrovy vytvořené z plastových lahví, filmu a dalšího odpadu. Problém vyžaduje naléhavé řešení, protože existence polyetylenového odpadu vede ke smrti živých bytostí obývajících naši planetu a ke zhoršení životních podmínek všech lidí.
Chemický průmysl je dnes jedním z nejrychleji rostoucích. Výzkumníci pracují na vývoji nejnovějšího vědeckého vývoje, zejména na vytváření různých inovativních materiálů. Jedním z nejoblíbenějších z nich je polyethylen. Zvažte vlastnosti, jedinečné vlastnosti a vlastnosti polyethylenu, stejně jako jeho rozsah.
Co je to?
Nejprve byste měli pochopit, co je polyethylen. Ve skutečnosti, tento materiál je termoplastický polymer ethylenu. Může být kategorizován jako polyolefin. Definice polyethylenu zahrnuje označení, že z chemického hlediska je tento materiál organickou sloučeninou a její molekuly mají významnou délku.
Pokud mluvíme o vnějších charakteristikách materiálu, pak je nejčastěji prezentován ve formě tenkých plechů, které mohou být bezbarvé nebo bílé. Polyetylen je poměrně tvrdý na dotek. Jako surovina je zcela běžná a používá se k nejrůznějším účelům.
Vědci, kteří vynalezli polyethylen, netrvají na tom, že materiál je ideální. Jako každá jiná chemická sloučenina má řadu jedinečných vlastností, které jsou pozitivní i negativní.
Zvažte je podrobněji.
Mezi výhody polyethylenu patří následující vlastnosti:
- vysoká úroveň pevnosti (v tomto ohledu máme na mysli skutečnost, že materiál je schopen odolat mechanickému poškození a dalším negativním vlivům prostředí);
- elasticita;
- vodotěsnost;
- snadnost použití;
- nízká úroveň tepelné vodivosti;
- bezpečnost pro člověka (polyethylen nevypouští látky, které by mohly poškodit lidské zdraví);
- rozumnou cenu;
- široký rozsah;
- různé designy a mnoho dalšího.
Ale i přes tak velký počet pozitivních vlastností je třeba pamatovat na stávající nedostatky:
- zničení pod přímým slunečním světlem;
- relativní křehkost;
- znečištění životního prostředí, což je klíčová negativní vlastnost materiálu.
Jak a z čeho jsou vyrobeny?
Zvláštní zájem pro výzkumníky je způsob získávání a výrobní proces polyethylenu. Diskutovaná chemická sloučenina se tedy získává z ethylenu. Surovina je podrobena povinnému polymeračnímu procesu.
Zpočátku se polyethylen skládá z granulí, jejichž velikost se pohybuje od 2 do 5 milimetrů. Směs získává své konečné složení prostřednictvím procesů tepelného zpracování, které se provádějí pomocí speciálně navrženého zařízení.
Současně odborníci v oblasti chemie dnes rozlišují několik typů polyethylenu, z nichž každý je vyroben podle individuální technologie.
Vlastnosti
Abychom se s materiálem podrobněji seznámili, je nutné analyzovat jeho charakteristické vlastnosti (včetně fyzikálních a chemických). Koneckonců, polyethylen má speciální vlastnosti, které jej odlišují od jakýchkoli jiných sloučenin.
Mezi hlavní vlastnosti materiálu tedy patří:
- jako obecné pravidlo platí, že polyetylen je transparentní (to platí pouze pro čistou chemickou sloučeninu zbavenou jakýchkoli nečistot), během procesu barvení může materiál získat jakékoli další odstíny (černá, bílá, červená a mnoho dalších);
- struktura materiálu je pevná;
- proces krystalizace materiálu se provádí při teplotě -60 až -369 stupňů Celsia;
- nedostatek vůně;
- malé ukazatele hmotnosti;
- hustota materiálu není konstantní, záleží na tom, jak byl polyetylen vyroben;
- chemické sloučeniny mají vlastnosti tlumiče nárazů;
- nízká úroveň přilnavosti;
- nízký koeficient tření;
- vodotěsnost;
- polyethylen prochází procesy měknutí při teplotách od +80 do +120 stupňů Celsia;
- odolnost vůči nízkým teplotám;
- flexibilita
- dielektrické charakteristiky;
- pára a hydroizolace;
- biologická inertnost;
- tepelná vodivost;
- při rozkladu polyethylen nevypouští látky škodlivé pro člověka;
- odolnost vůči agresivním chemickým sloučeninám.
Vlastnosti polyethylenu z velké části určují oblasti jeho použití.
Přehled druhů podle hustoty
Dnes existuje velké množství typů polyethylenu. Takže na trhu můžete najít extrudovaný, nízkomolekulární, bublinkový, válcovaný, vysoce pevný a vysokomodulový materiál. Při výběru polyethylenu je proto třeba věnovat velkou pozornost značení.
Pro pohodlí uživatele přijali výrobci klasifikaci připojení do několika kategorií. Zvažte charakteristické vlastnosti a rysy každého z nich.
vysoký
Pro výrobu vysokohustotního polyethylenu musí být splněna řada povinných podmínek. Zejména teplota vzduchu by se měla pohybovat v rozmezí od 200 do 260 stupňů Celsia, tlak by neměl přesáhnout 300 MPa. Kromě toho je nutná přítomnost katalyzátoru, jehož funkci může plnit kyslík nebo organický peroxid. Vlastní výrobní postup se provádí v autoklávu nebo trubkovém reaktoru.
S ohledem na bezprostřední vlastnosti materiálu je HDPE lehký a pružný. Má výrazné dielektrické vlastnosti. Charakteristickým rysem materiálu je, že takový polyethylen je docela snadno recyklovatelný.
Nízký
Podmínky nezbytné pro získání polyethylenu s nízkou hustotou by měly být následující:
- indikátory teploty – 120-150 stupňů Celsia;
- tlaková hladina – 0,1-2 MPa;
- přítomnost katalyzátoru, například katalyzátorů Ziegler-Natta.
V důsledku polymeračního procesu vzniká materiál, který umožňuje ochlazení na -80 stupňů Celsia.
Nízkohustotní polyethylen je navíc velmi lehký a elastický a jeho povrch má charakteristický lesk.
Střední
Polyethylen střední hustoty se vyrábí při teplotě 100-120 stupňů Celsia. V tomto případě by měl být tlak na úrovni 3-4 MPa a jako katalyzátor pro reakci se doporučuje použít směs TiCl4 a AlR3. Je třeba mít na paměti, že konečné spojení bude vytvořeno ve formě vloček.
Stávající odrůdy polyethylenu se tedy liší jak svými vlastnostmi a vlastnostmi, tak i způsoby výroby.
Oblíbení výrobci
Vzhledem k tomu, že polyethylen je materiál, který je rozšířený, oblíbený a žádaný mezi spotřebiteli, zabývá se jeho výrobou velké množství značek. Zvažte ty hlavní.
Kazanorgsintez
Na území Ruské federace je tato společnost jedním z největších výrobců polyetylenu (a sortiment zahrnuje materiály nízké i vysoké hustoty). Přestože se tato značka objevila na trhu v roce 1950, první várka produktu se objevila až o 13 let později. Je také důležité poznamenat, že sortiment značky zahrnuje nejen polyethylen, ale také řadu dalších chemických sloučenin. Jak můžete uhodnout z názvu, společnost sídlí v Kazani.
Nižněkamskněftechim
Výrobní kapacita závodu, stejně jako samotné produkty z Nizhnekamskneftekhimu, splňují všechny moderní technologické požadavky. Zaměstnanci společnosti se zaměřují na zavádění inovativních technologií a vědecký vývoj. Přitom se zde používají pouze kvalitní suroviny. Pokud jde o charakteristické vlastnosti polyethylenu od této společnosti, je třeba poznamenat takové vlastnosti, jako je vysoká úroveň přilnavosti, hladký a průhledný povrch, soulad s mezinárodními normami a mnoho dalších pozitivních vlastností.
“stavrolen”
Tato společnost se zabývá výrobou různých petrochemických produktů. Stavrolen poprvé vyrobil polyethylen ve formě prášku. Produkty společnosti odpovídají světové úrovni a jsou žádané mezi širokým spektrem spotřebitelů. Zaměstnanci společnosti využívají k získávání chemického materiálu metodu polymerace v plynném stavu.
“Tomskneftechim”
Společnost Tomskneftekhim vyrábí polyetylen polymerační technologií, která se vyznačuje vysokým tlakem v reaktoru. To stojí za zmínku výrobky této značky jsou oblíbené nejen na domácím trhu, ale exportují se i do zahraničí. Pro vytvoření surovinové základny, která je zdrojem pro výrobu polyethylenu, se Tomskneftekhim zabývá zpracováním uhlovodíkových surovin (jmenovitě: zkapalněných plynů a benzínu).
Angarsk Polymer Plant
Závod se zabývá výrobou vysokotlakého polyetylénu třídy 10803-020 V/S. Co se týče objemů výroby, firma vyrobí za 1 rok cca 300 tun materiálu. Polyetylen této značky je vysoce kvalitní, má příslušné certifikáty. Chemické sloučeniny této společnosti jsou rozděleny do 3 kategorií: nejvyšší, první a druhý stupeň. Z hlediska hustoty je tento materiál na úrovni 0,90 g/cm3. Tažnost při přetržení je 550 %. Polyetylen z Angarsk Polymer Plant se používá k výrobě technických výrobků, hraček, obalů, zemědělských produktů a dalších.
Ufaorgsintez (Bashneft)
Tento podnik je jednou z nejstarších výrob polyetylenu na území našeho státu. Výroba chemické sloučeniny polyethylenu v rámci Ufaorgsintez (Bashneft) sahá až do roku 1967. Společnost vyrábí několik různých druhů materiálů, které splňují potřeby trhu. Polyetylen této značky se používá k výrobě technického zboží, obalů na potraviny a léky, dětských hraček a dalších výrobků.
“Polymír”
Tato společnost se nachází na území Běloruska. Produkty společnosti jsou však rozšířené a oblíbené i daleko za hranicemi této země. Polymir Polymir si zachovává konkurenceschopnost díky vysoké vyrobitelnosti výrobního procesu, širokému sortimentu a kvalitním surovinám. Když už mluvíme o rozmanitosti materiálu, je třeba říci, že společnost vyrábí jakosti materiálů 10204-003, 10803020, 15803-020 a mnoho dalších. Kromě toho se každá z těchto jakostí používá k výrobě různých kategorií výrobků (například trubek, fólií, papíru, barviv).
Gazprom Neftechim Salavat
Výroba polyetylenu probíhá v několika dílnách závodu. Zároveň jde do prodeje materiál s nízkou a vysokou hustotou. Umístění továrny je Salavat, Republika Bashkortostan. Jako výchozí materiály se používají ethylen, buten, vodík a hexan.
To znamená, že na území Ruské federace existuje obrovské množství závodů a továren, které se profesionálně zabývají výrobou polyethylenu. Tato skutečnost dokazuje, že materiál je rozšířený, oblíbený a nepostradatelný v mnoha oblastech lidské činnosti. Domácí materiál je přitom vysoce kvalitní.
přihláška
Jak již bylo zmíněno výše, polyetylen je jedním z nejběžnějších a nejžádanějších materiálů, respektive se používá ve velkém množství oblastí a pro výrobu různých produktů.
Aplikace polyethylenu:
- výroba hutného potravinářského a technického filmu v rolích;
- výroba nádob a obalových produktů (například plastových sáčků);
- výroba kanalizačních potrubí, jakož i potrubí pro zásobování vodou;
- výroba izolačních tkanin (např. elektrická izolace);
- tvorba horké taveniny;
- výroba tepelných izolátorů.
To samozřejmě zdaleka není úplný seznam.
Je však třeba mít na paměti, že rozšířené používání polyethylenu může nepříznivě ovlivnit ekologický stav životního prostředí.
Jde o to tento materiál se rozkládá po poměrně dlouhou dobu (v některých případech se materiál nerozloží vůbec). To může vést ke znečištění atmosféry, oceánů a planety jako celku, stejně jako k dalším negativním důsledkům (např. mnoho zvířat umírá kvůli konzumaci polyetylenu).
Recyklace
Polyethylen může být primární i sekundární. To znamená, že poté, co se původně vyrobený polyetylenový produkt stane nepoužitelným, lze jej recyklovat a znovu použít. Pro zpracování polyethylenových sloučenin se používají metody jako extruze, vyfukování, vstřikování a pneumatické lisování.
Pokud jde o proces přímého zneškodňování, nejčastěji se jedná o způsob spalování. Přitom jakmile se polyethylen zahřeje (například na přímém slunci), uvolňuje těkavé produkty. V souladu s tím probíhá proces tvorby nízkovroucích sloučenin.
Proces spalování polyethylenu z hlediska jeho charakteristik a vlastností je tedy složitý chemický proces.
Vlastnosti rozkladu
Jak již bylo zmíněno, polyethylen je materiál, který se rozkládá velmi dlouho, dokončení tohoto procesu bude trvat mnoho let. Metody biologického rozkladu této chemické sloučeniny jsou přitom dnes stále populárnější.
Tak pro realizaci biologických rozkladných procesů se používají speciální plísňové houby Penicillium simplicissimum. S jejich pomocí lze polyetylen částečně využít za 90 dní. Aby však byl tento proces co nejúčinnější, musí být materiál nejprve ošetřen kyselinou dusičnou. Kromě výše uvedeného typu bakterií se doporučuje také použití Nocardia asteroides. Je třeba vzít v úvahu, že rozklad polyethylenu (i s použitím specifických bakterií) může trvat několik let (nejméně 8).
Polyetylen je oblíbený a vyhledávaný materiál, který se používá pro různé účely. Svými fyzikálními a chemickými vlastnostmi se liší od mnoha jiných materiálů, díky nimž je rozšířený. Zároveň existuje několik odrůd, z nichž každá má své vlastní jedinečné vlastnosti.
O polyethylenu a výrobcích z něj viz video.
