Получение, свойства и применение сополимеров этилена
Этилен образует сополимеры с большинством ненасыщенных соединений в присутствии как радикальных, так и ионных инициаторов. Но в технике нашли применение лишь некоторые сополимеры, обеспечивающие получение материалов с определенным комплексом свойств.
Сополимеры этилена с пропиленом (СЭП) обладают повышенной устойчивостью к растрескиванию и большей эластичностью при более высокой механической прочности по сравнению с ПЭНП. Свойства их представлены в табл. 5.2. Получают сополимеры в условиях, аналогичных получению ПЭ при низком давлении.
Сополимеры, содержащие 2-10% мол. пропилена, являются кристаллическими. С увеличением содержания пропилена более 30 % образуются аморфные каучукоподобные продукты.
СЭП находят применение в кабельной промышленности и для изготовления изделий литьем под давлением, экструзией и выдувного формования (бутыли, флаконы, канистры, трубы, покрытия по металлу и др.).
Сополимеры этилена с винилацетатом получают радикальной сополимеризацией этилена с винилацетатом (ВА). Метод их получения аналогичен производству ПЭНП при высоком давлении. Сополимеры получили торговое название сэвилен. Они содержат 10-60% ВА и являются бесцветными и прозрачными, нетоксичными, устойчивыми к старению и стабильными при переработке. По сравнению с ПЭНП сополимеры имеют более высокие относительное удлинение при разрыве и эластичность, особенно при низких температурах. С увеличением содержания ВА разрушающее напряжение при растяжении, твердость, теплостойкость уменьшаются, а плотность, прозрачность, относительное удлинение при разрыве, адгезионные свойства увеличиваются. Сэвилен хорошо растворяется в кетонах, ароматических и хлорированных углеводородах.
Основное назначение сэвилена, содержащего 5—15% ВА, — пленки и листы, трубы, медицинские и фармацевтические товары. При содержании ВА более 28 % он приобретает хорошую адгезию ко многим материалам, легко совмещается с различными полимерами, натуральными и синтетическими каучуками, твердыми парафинами, пластификаторами (диокгилфталатом и др.). Хорошая совместимость сэвилена с канифолью и ее эфирами, природными и синтетическими политерпенами определила широкую область их применения в качестве клеев (как в виде расплава, так и в виде раствора) в полиграфической и обувной промышленности, для покрытия бумаги и картона, тканей, фольги, стальных труб. С развитием технологии переработки СЭВА стал использоваться в качестве адгезива в многослойных пленках и изделиях.
Плотность сэвилена растет по мере увеличения содержания ВА. В табл. 5.5 приведены свойства некоторых марок сэвилена.
Сэвилен, содержащий 45-60 % ВА, являются каучукоподобными, мягкими и клейкими.
Сэвилен перерабатывается методами экструзии, литья под давлением, экструзионно-выдувного формования.
Сополимеры этилена с эфирами акриловой кислоты. В зависимости от условий получения и состава получают сополимеры, представляющие собой прозрачные продукты, перерабатываемые в изделия методами литья под давлением, экструзией и выдуванием. В них можно вводить наполнители (асбест, карбонат кальция, метасшшкат кальция) в количествах до 30 % без увеличения хрупкости.
Сополимеры пригодны для изготовления игрушек, хозяйственно-бытовых изделий, упаковочных материалов, деталей приборов, щитов для реакторов, защищающих от проникновения нейтронов, и т. п.
Сополимеры этилена с ненасыщенными карбоновыми кислотами. Сополимеризацией этилена с акриловой, метакриловой, итаконовой, малеиновой или фумаровой кислотой, а также с моноэфирами двухосновных органических кислот при повышенном давлении (5-300 МПа) в реакторе с мешалкой при температурах 150- 300 °С в присутствии инициаторов радикального типа получают сополимеры, содержащие до 50 % второго компонента и обладающие рядом специфических свойств. Уже небольшое количество введенной метакриловой кислоты (5-10 %)| или другого карбоксилсодержащего мономера в ПЭ придает ему прозрачность, повышенные стойкость к растрескиванию и прочность при растяжении по сравнению с ПЭНП, более высокую проницаемость к парам воды и кислороду. Нейтрализацией (полной или частичной) таких сополимеров гидроксидами и солями одно-, двух- и трехвалентных металлов удается приготовить сополимеры с улучшенными свойствами.
Сополимеры этилена с метакриловой кислотой (90 :10) имеют разрушающее напряжение при растяжении 30-35 МПа, что значительно превышает аналогичный показатель для ПЭНП. Из них изготавливают пленки, трубы, волокна, различные изделия методами экструзии и литья под давлением, получают покрытия по бумаге, металлам и тканям.