6.5. Виды пластических масс.

6.5.1. Полиэтилен.

Получение одного из наиболее распространенных видов полимеризационных пластмасс основано на реакции полимеризации газообразного продукта этилена H₂C=CH₂. Цепочка полиэтилена состоит из большого количества звеньев -CH₂-CH₂-. Формула полиэтилена записывается в виде (- CH₂ - CH₂ -)n (рис. 6.1.).

Выпускается полиэтилен высокого, среднего и низкого давления. Процесс полимеризации этилена при высоком давлении происходит в условиях давления 100 – 300 МПа, чаще 150 МПа, температуре 220 – 280^оC и в присутствии небольших количеств кислорода.

б) в)

Н Н

С

С

Н Н n а)

Рис. 6.1. Структурная формула полиэтилена (а), вид молекул полиэтилена по данным электронной сканирующей микроскопии (в), модель пространственного изображения молекулы полиэтилена (с).

Полиэтилен высокого давления отличается низкой плотностью.

Полимеризация этилена при среднем давлении 3,0 – 7,0 МПа проводится в присутствии катализатора (Cr₂O₃, CrO₃ и др.). Этилен растворяют в бензине, и при соприкосновении с катализатором при температуре 110 – 140^оС происходит полимеризация этилена. По окончании реакции полимер отделяют от бензина, промывают, сушат и гранулируют.

Полимеризацию этилена при низком давлении 0,2-0,6 МПа, также как и полимеризацию при среднем давлении, проводят, например, в растворе бензина при температуре в реакторе 60 – 80^оС и в присутствии катализатора. В качестве катализатора используют смесь триэтилалюминия (C₂H₅)₃Al с четыреххлористым титаном TiCl₄. Полиэтилен после отделения от бензина промывают спиртом, сушат и гранулируют.

Полиэтилен отличается высокой химической стойкостью и хорошими диэлектрическими свойствами. Он широко применяется для изготовления труб, кранов, шестерен, аккумуляторных баков, кабельных изделий, деталей радиоустановок, телевизионных и телеграфных установок, бытовой посуды, пленок, синтетического волокна и др. Следует отметить, что полиэтилен, полученный при низком давлении, более теплостоек, стоек к действию органических кислот и растворителей, но менее эластичен и труднее перерабатывается в изделия, чем полиэтилен высокого давления.

6.5.2. Полипропилен.

Исходным мономером является соединение СН₂ = СНСН₃ . Применяя металлоорганические катализаторы, получают полипропилен, содержащий значительное количество стереорегулярной структуры. Формула полипропилена (– СН₂ – СНСН₃ –)n (рис. 6.2.).

Н Н Н Н Н

Н Н Н Н Н

С С С С С

С С С С С

Н Н Н Н Н

СН₃ СН₃ СН₃ СН₃ СН₃

Рис. 6.2. Графическая формула фрагмента молекулы полипропилена.

Полипропилен имеет высокую механическую прочность и более высокую температуру размягчения, чем полиэтилен. Это жесткий нетоксичный материал с высокими физико-механическими свойствами. По сравнению с полиэтиленом полипропилен, сохраняет форму до температуры 150⁰C. Полипропиленовые пленки прочны и более газонепроницаемы, чем полиэтиленовые, а волокна эластичны, прочны и химически стойки. Полипропилен устойчив к действию растворов кислот, щелочей, солей, органических растворителей. Полипропилен применяют для изготовления труб, конструкционных деталей автомобилей, мотоциклов, холодильников, корпусов насосов, различных емкостей, волокон. Пленки используют в тех же целях, что и полиэтиленовые. Нестабилизированный полипропилен подвержен быстрому старению. Недостатком пропилена является его невысокая морозостойкость при температурах -10 – -20 °С.