Полиэтилен — термопластичный полимер¶
Полиэтилен — один из самых распространённых синтетических полимеров, термопластичный полиолефин, получаемый полимеризацией этилена (C₂H₄). Относится к классу полиолефинов, обладает низкой плотностью (0,91–0,97 г/см³), химической инертностью, низким водопоглощением и хорошей электроизоляцией. Мировое производство полиэтилена превышает 100 млн тонн в год, что делает его одним из объёмных видов пластика.
¶Свойства
Полиэтилен представляет собой линейную или разветвлённую цепь из повторяющихся звеньев —CH₂—. Основные свойства:
- химическая стойкость к кислотам, щелочам, солям;
- низкое водопоглощение (менее 0,01 %);
- диэлектрические свойства (удельное электрическое сопротивление около 10¹⁶ Ом·м);
- морозостойкость (до −70 °C у линейных марок);
- низкая механическая прочность и склонность к старению под УФ-излучением.
Полиэтилен не растворяется в воде, спиртах, щелочах, растворяется в бензоле, толуоле, хлорированных углеводородах при нагревании.
¶Синтез
Полиэтилен получают полимеризацией этилена — газообразного продукта пиролиза нефти и природного газа. Основные промышленные методы:
| Метод | Катализатор | Температура | Давление |
|---|---|---|---|
| Полимеризация высокого давления (ГДП) | Пероксиды, кислород | 150–300 °C | 100–300 МПа |
| Полимеризация низкого давления (НДП) | Катализаторы Циглера — Натта | 50–100 °C | 0,1–1 МПа |
Высокое давление даёт разветвлённую цепь и низкую плотность, низкое давление — линейную цепь с высокой плотностью.
¶Виды
- ПЭНП (полиэтилен низкой плотности, LDPE) — мягкий, прозрачный, гибкий, используется для плёнок, пакетов, изоляции кабелей.
- ПЭВП (полиэтилен высокой плотности, HDPE) — более жёсткий и прочный, для труб, бутылок, контейнеров.
- ЛПЭНП (линейный полиэтилен низкой плотности, LLDPE) — комбинация свойств, для стретч-плёнки, мешков.
- ПЭНН (полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы, UHMWPE) — экстремально прочный, для направляющих, бронежилетов, имплантатов.
¶Применение
Полиэтилен — самый массовый пластик в мире. Основные области:
- Упаковка — плёнки, пакеты, бутылки, контейнеры (около половины всего производства).
- Строительство — трубы ПЭ (водопровод, канализация), гидроизоляция, утеплители.
- Электротехника — изоляция кабелей и проводов.
- Медицина — одноразовые изделия, имплантаты из UHMWPE.
- Сельское хозяйство — плёнки для теплиц, мульчирование.
В России полиэтилен производят «Сибур», «Казаньоргсинтез», «Нижнекамскнефтехим» и другие предприятия.
¶Экология
Полиэтилен разлагается в природной среде сотни лет. Основные проблемы — накопление отходов, микропластик, загрязнение океанов. Существующие решения:
- переработка (механическая и химическая) — грануляция, пиролиз;
- биоразлагаемые аналоги на основе крахмала;
- альтернативы — бумажные и тканевые пакеты.
В России действуют нормативы по обращению с полимерными отходами, развивается инфраструктура раздельного сбора.
¶Интересные факты
- Полиэтилен открыт в 1898 году немецким химиком Гансом фон Пехманом как побочный продукт реакции диазометана.
- Промышленное производство началось в 1933 году в Великобритании (лаборатория ICI) — случайно, при попытке получить высокомолекулярные соединения.
- Первый полиэтиленовый пакет появился в 1957 году.
- Плотность полиэтилена меньше воды — он плавает.
¶Источники
- «Химическая энциклопедия» / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1988–1998.
- Кендалл К., Хорн Д. «Полиэтилен: от пакетов до сверхпрочных волокон». — М.: Мир, 2000.
- ГОСТ 16337-85 «Полиэтилен низкого давления. Технические условия».
- Сборник «Пластмассы в народном хозяйстве» / под ред. В. А. Попова. — М.: Химия, 1985.