Поліетилен (англ. Polyethylene) – це полімерна речовина, що відноситься до класу термопластів, і один із найпоширеніших типів пластиків. Він складається з довгих ланцюгів вуглецевих атомів, які утворюються в процесі полімеризації етилену (газоподібної форми етилену, складової природного газу або нафти).
Фізичні властивості поліетилену
Фізичні властивості поліетилена залежать від його типу та молекулярної структури.
Основні фізичні характеристики поліетилена включають:
- Температурний діапазон: Поліетилен має широкий діапазон температур застосування. Зазвичай, він досить стійкий до низьких температур, що дозволяє йому зберігати свою гнучкість при морозі.
- Температура плавлення: Залежно від типу поліетилену, температура плавлення може варіюватися, але зазвичай вона лежить в діапазоні від 100°C до 130°C.
- Густина: Поліетилен має досить низьку густину, що робить його легким матеріалом.
- Розширення при нагріванні: Як і більшість пластиків, поліетилен має високий коефіцієнт розширення при нагріванні, що слід враховувати при проектуванні та виробництві виробів.
- Прозорість: Деякі типи поліетилена, особливо низького тиску, можуть бути прозорими або напівпрозорими, що забезпечує їх використання для упаковки продуктів.
- Електричні властивості: Поліетилен є добрим електроізоляційним матеріалом з низьким коефіцієнтом діелектричних втрат.
- Постійна діелектричної проникливості: У поліетилену велика постійна діелектричної проникливості, що робить його корисним матеріалом для кабельних ізоляцій.
- В’язкість: Поліетилен є матеріалом з низькою в’язкістю, що дозволяє легко обробляти його в процесі виробництва.
Ці властивості роблять поліетилен одним із найпопулярніших пластиків у світі, і він знаходить широке застосування у різних галузях промисловості та побуту.
Хімічні властивості поліетилену
Хімічні властивості поліетилена залежать від його молекулярної структури, типу і процесу виробництва.
Основні хімічні властивості поліетилена включають:
- Хімічна стійкість: Поліетилен стійкий до багатьох хімічних речовин, таких як кислоти, луги, солі і різні розчинники. Це робить його добрим матеріалом для зберігання хімічних речовин та транспортування корозійних матеріалів.
- Реактивність: Поліетилен є хімічно стійким матеріалом, проте він може реагувати з оксигеном та іншими активними речовинами при високих температурах.
- Окислення: При тривалому впливі сонячного випромінювання і тепла, поліетилен може піддаватися окисленню, що приводить до погіршення його фізичних властивостей.
- Розчинність: Поліетилен практично не розчиняється у воді і багатьох органічних розчинниках, але може деформуватися або творити розчини при дії деяких розчинників і температур.
- Підвищена температура плавлення: Поліетилен має високу температуру плавлення, що робить його стійким при використанні в умовах підвищеної температури.
- Вплив УФ-випромінювання: Ультрафіолетове (УФ) випромінювання може знижувати стійкість поліетилена, особливо при дії відкритого сонячного світла.
- Постійна діелектричної проникливості: Поліетилен має низьку постійну діелектричної проникливості, що забезпечує його використання для електроізоляції.
- Горючість: Поліетилен є пожежонебезпечним матеріалом, його горіння супроводжується димом і виділенням токсичних газів. Однак, існують модифіковані форми поліетилена, які можуть бути менш пожежонебезпечними.
Отримання поліетилену
Отримання поліетилена відбувається через процес полімеризації етилену – газоподібної форми етилену (C2H4). Етилен може бути отриманий з нафти або природного газу, і цей газ є основним сировинним матеріалом для виробництва поліетилена. Існує декілька способів полімеризації етилену, але найпоширеніші з них – це процеси низького тиску та високого тиску.
- Полімеризація низького тиску: Цей процес базується на використанні каталізаторів, які дозволяють здійснювати полімеризацію етилену при низьких тисках (від 10 до 100 бар). Каталізатори можуть бути органічними або неорганічними сполуками, такими як залізо, хром, титан або катіони металів.
- Полімеризація високого тиску: У цьому процесі використовують високий тиск (більше 1000 бар) і спеціальні каталізатори, такі як пероксиди або органометалічні сполуки, які активують етилен для полімеризації. Цей процес також називають процесом радикальної полімеризації.
У результаті полімеризації етилену утворюються довгі ланцюги поліетилена. Залежно від умов полімеризації, реакційних каталізаторів та інших факторів можуть бути отримані різні типи поліетилена, такі як високощастковий поліетилен (ВЧП), низькощастковий поліетилен (НЧП) та інші модифіковані варіанти.
Застосування
Поліетилен має широкий спектр застосувань у різних галузях промисловості та побуту завдяки своїм фізичним та хімічним властивостям. Деякі з основних застосувань поліетилена включають:
- Упаковка: Поліетилен широко використовується для виготовлення плівки, пакетів, контейнерів та іншої упаковки. Він є популярним матеріалом для упаковки харчових продуктів, промислових товарів та медичних препаратів.
- Пластикові пляшки і контейнери: Поліетилен знаходить застосування у виробництві пластикових пляшок для води, напоїв, масла, миючих засобів тощо. Такі контейнери забезпечують захист і збереження продуктів.
- Труби і фітинги: Поліетилен використовується для виготовлення гнучких труб та фітингів у системах водопостачання, каналізації та газопостачання.
- Упаковка для харчових продуктів: Низькотискний поліетилен (НЧП) використовується для виготовлення плівки та пакетів для упаковки харчових продуктів, таких як хліб, овочі, м’ясо, фрукти та овочі.
- Пластикові пляшки та контейнери: Високотискний поліетилен (ВЧП) застосовується у виробництві пластикових пляшок та контейнерів для харчових та негайних товарів.
- Кабельна ізоляція: Поліетилен використовується як електрична ізоляція для кабелів, оскільки має хороші електричні властивості.
- Пластмасові тари та контейнери: Поліетилен використовується для виробництва різних пластмасових тар та контейнерів для зберігання та транспортування товарів.
- Медичні матеріали: Поліетилен застосовується у медичній галузі для виробництва пакувальних матеріалів, одноразових медичних інструментів, трубок та інших медичних пристроїв.
- Вироби для побуту: Поліетилен використовується у виробництві різних побутових виробів, таких як пластикові стакани, столові прибори, пляшки для косметики тощо.
- Агропромисловий сектор: Поліетиленові плівки використовуються в сільському господарстві для захисту врожаю, теплиць та мульчування ґрунту.
Це лише декілька прикладів застосувань поліетилена, і його використання продовжує розширюватись завдяки його багатогранній природі та вигідним властивостям.
Переробка поліетилену
Переробка поліетилена включає різні методи вторинного використання та переробки відходів поліетилену для зменшення його впливу на навколишнє середовище. Основні методи переробки поліетилена включають:
- Переробка на вторинний сировинний матеріал: Пластиковий поліетилен може бути перероблений на вторинний сировинний матеріал, який потім може бути використаний для виробництва нових продуктів. Цей процес допомагає зменшити споживання природних ресурсів та забезпечує вторинне використання поліетилену.
- Механічна переробка: Методи механічної переробки, такі як подрібнення, гранулювання та подрібнення плівки, дозволяють знизити об’єм поліетиленових відходів і підготувати їх для подальшої переробки.
- Екструзія: Екструзія – це процес плавлення поліетилену та прокручування його через екструдер, де формується нова форма, наприклад, трубки, плівка або профілі.
- Лиття виробів: Може бути перероблений методом лиття, за допомогою якого виготовляються різноманітні вироби.
- Термоформування: Термоформування використовується для створення виробів шляхом нагрівання та формування поліетиленового матеріалу у необхідній формі.
- Піроліз: Цей процес передбачає розкладання поліетилена при високих температурах без доступу повітря, що дозволяє отримувати паливо або інші хімічні сполуки.