72.Полимеризац. Полимеры и пласт. На их основе. Полиэтилен……..

Полимеризационные полимеры и пластмассы на их основе

Наиболее известны такие полимеризационные полимеры: полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиакрилаты и

Пластмассы на основе этих смол термопластичны, содержат мало наполнителя, обладают хорошими диэлектрическими свойствами, и высокой стойкостью к агрессивным средам, легко и быстро формуются различными способами.

Полиэтилен высокого и низкого давления

В промышленности полиэтилен получают двумя способами:

- полимеризацией при температуре 200-270ºС и высоком давлении 130-150 МПа в присутствии 0,008% кислорода;

- полимеризацией при 70-80ºС и низком давлении 0,5-0,8 МПа в присутствии комплексных катализаторов.

Полимеризация этилена при высоком давлении протекает по цепному радикальному механизму с выделением большого количества теплоты:

nCH₂=CH₂ → [-CH₂-CH₂-]n + Q

Для синтеза используют полиэтилен с процентным содержанием не ниже 99,9%, так как примеси затрудняют полимеризацию.

Чем больше кислорода в этилене, тем энергичнее протекает реакция и тем меньше его молекулярная масса.

Полимеризация этилена высокого давления

Полимеризация этилена под высоким давлением протекает в реакторе с мешалкой (Рис. 12.17):

Рис. 12.17. Схема получения полиэтилена под высоким давлением: 1 – компрессор; 2 – маслоотделитель; 3 – трубчатый полимеризатор; 4 – сепаратор; 5 – разделитель-приёмник; 6 – ловушка; 7 – очистные аппараты.

1. Этилен, смешанный с циркуляционным газом и кислородом (0,008%), сжимается многоступенчатым компрессором до 120-200 МПа и после отделителя 2 поступает в полимеризатор 3. Реактор выполнен в виде змеевика, его длина достигает до 300 м.

По температурному режиму полимеризатор имеет три зоны:- подогрев этилена до 200ºС;- полимеризация при 200-250ºС; - охлаждение реакционной смеси до 110-250ºС.

2. Смесь расплавленного полиэтилена и непрореагировавшего этилена поступает в сепаратор 4, в котором давление снижается до 25-30 МПа, а затем в разделитель-приёмник 5.

3. После снижения давления до 0,1-0,3 МПа газ отделяют от полимера, направляемого далее на стабилизацию, окрашивание и грануляцию.

4. Непрореагировавший этилен проходит ловушку 6, промывочный аппарат 7 и возвращается на полимеризацию.

Степень превращения этилена за один проход около 25%. Благодаря циркуляции общий выход этилена составляет 95%.

Полимеризация этилена низкого давления

Полимеризация этилена при низком давлении осуществляется в реакторе ёмкостью до 50 л, в который непрерывно поступает смесь катализатора Циглера (комплекса, образующегося из триэтилалюминия Al(C₂H₅)₃ и хлорида титана (IV) TiCl₄ в низкокипящем бензине и 94,8%-ный этилен.

Реакция протекает при 60-80ºС и давлении до 1 МПа.

Образующийся полиэтилен выпадает в осадок и отделяется в системе сепараторов от растворителя.

Непрореагировавший этилен и растворитель после очистки возвращаются на синтез.

.

Однако полиэтилен низкого давления по многим физико-химическим параметрам превосходит полиэтилен высокого давления: прочность его выше, температура плавления выше, но эластичность его ниже.

Из полиэтилена высокого давления, как более эластичного материала, изготавливают плёнки, шланги, сосуды.

Из полиэтилена низкого давления изготавливают трубы, детали аппаратуры, работающей в агрессивных условиях, электроизоляцию проводов и подводного кабеля, предметы хозяйственно-бытового назначения.

Широко применяются полиэтиленовые покрытия по металлу для защиты от коррозии.