4. Полиэтилен среднего давления (высокой плотности)

4.1. Особенности получения и свойства полиэтилена среднего давления

Полиэтилен среднего давления (ПЭСД) получают полимеризацией этилена в растворителе при 130 – 150 ⁰С и давлении 3,5 – 4 МПа в присутствии катализаторов, представляющих собой оксиды металлов переменной валентности (Cr, Mo, V), нанесенных на алюмосиликат, который обычно содержит 75 – 90 % диоксида кремния.

Оксидный хромовый катализатор готовят путем пропитки алюмосиликатного носителя водным раствором триоксида хрома (CrO₃). Пропитанный оксидом хрома носитель сушат при 100 – 200 ⁰С. Оптимальное количество оксида хрома составляет 5 – 6 %.

Для увеличения активности катализатор перед использованием подвергают активации путем нагревания его взвеси в сухом воздухе в течение 5 ч при 500 – 550 ⁰С. В этих условиях 80 – 90 % хрома остается в шестивалентном состоянии. Активированный катализатор охлаждают сухим воздухом и хранят в герметичной таре.

Процесс получения полиэтилена среднего давления состоит из следующих стадий:

• подготовка исходного сырья (этилена, катализатора и растворителя),

• полимеризация этилена,

• концентрирование раствора полиэтилена,

• выделение и грануляция полимера,

• регенерация растворителя и катализатора.

К достоинствам производства полиэтилена среднего давления на оксидных катализаторах относится меньшая токсичность и большая безопасность применяемых катализаторов по сравнению с металлорганическими катализаторами, а также возможность их многократной регенерации.

К недостаткам способа относится необходимость проведения дополнительных операций, связанных с выделением и очисткой полимера, большим расходом растворителя и его регенерацией, что усложняет производственный процесс.

Полиэтилен среднего давления – линейный гибкоцепной полимер со строением звена аналогично полиэтилену высокого давления. В промышленности полиэтилен среднего давления получают полимеризацией этилена в растворителе в присутствии оксидов кобальта, молибдена, вольфрама при 130 – 170 ⁰С и давлении 3,5 – 4,0 МПа (метод Филлипса).

Разветвленнось полиэтилена среднего давления еще ниже, чем у полиэтилена низкого давления. Полиэтилен среднего давления обладает наибольшей среди полиэтиленов плотностью, его температура плавления –128 – 132 ⁰С.

Химическая стойкость и физико-механические показатели полиэтилена среднего давления выше, чем у полиэтилена высокого давления и полиэтилена низкого давления, а диэлектрические и теплофизические свойства – как у полиэтилена низкого давления.

Полиэтилен среднего давления – конструкционный материал общетехнического назначения (трубные системы, соединительные детали).

Сравнительные свойства конструкционных материалов на основе полиэтилена представлены в табл. 1 [3].

Таблица 1

Свойства конструкционных материалов на основе полиэтилена

Показатель	ПЭВД	ПЭНД	ПЭСД
Плотность, кг/м3	918–930	954–960	960–968
Температура плавления, 0С	103–110	132–124	135–128
Температура хрупкости, 0С	–120– (–80)	–55– (–120)	–140– (–70)
Прочность при разрыве, МПа	10–17	18–45	18–40
Водопоглощение, %	0,02	0,005	0,01
Удлинение при разрыве,%	500–800	50–1200	50–900

Для увеличения стойкости к термоокислительным процессам и атмосферным воздействиям в полимер вводят различные стабилизаторы.

Физико-механические свойства полиэтилена являются функцией молекулярной массы, разветвленности, степени кристалличности и, следовательно, зависят от способа получения.