Список использованных источников

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский технологически университет»

(ФГБОУ ВО «КНИТУ»)

Научно-исследовательская работа

Тема: «Производство полиэтилена низкого давления»

Выполнил студент группы 529-М4Пр

____________________ Рахимова З.Т

Руководитель-доцент кафедры ТПМ

___________ к.х.н. Кузнецова О.Н.

Казань 2020

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ                                                                                           

1 Полиэтилен низкого давления ………………………………………….6

2 Производство полиэтилена низкого давления…………………………6

3 Пименение ПНД………………………………………………………….8

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………10

ВВЕДЕНИЕ

Полиэтилен − это термопластичный прозрачный полимер с высокой химической стойкостью. Сырьем для него служит простейший олефин − газ этилен. Полиэтилен получают путем полимеризации этилена при низком и высоком давлениях в виде гранул от 2 до 5 мм.

Существует четыре основных вида полиэтилена:

- полиэтилен высокого давления − ПВД;

- полиэтилен среднего давления −ПСД;

- полиэтилен низкого давления ПНД;

- линейный полиэтилен высокого давления − ЛПВД.

По мимо выше перечисленных существуют специальные виды полиэтилена, которые используются для создания специальных строительных материалов. К таким видам относятся:

- сшитый полиэтилен – PEX;

- вспененный полиэтилен – ПП;

- хлорсульфированный полиэтилен – ХСП;

- сверх высокомолекулярный полиэтилен – СВМП[1].

Полиэтилен высокого давления (ПВД) или низкой плотности (ПНП) − это эластичный мягкий материал, который получают при полимеризации этилена в автоклаве или трубчатом реакторе. Особенностью структуры полиэтилена ПВД является большое количество длинных и коротких ответвлений, не позволяющих молекулам с высокой молекулярной массой создавать кристаллическую структуру. Связи поэтому между ними не сильные, а это говорит о том, что полиэтилен имеет невысокую устойчивость на разрыв и повышенную пластичность, а также высокую текучесть в расплаве. Полиэтилен низкой плотности нашел свое применение в изготовлении пленки для обертки, контейнеров и пластиковых пакетов [2].

Полиэтилен среднего давления (ПСД)— это жесткий продукт, состоящий из смеси ПВД и ПНД (в определенных пропорциях). Плотность ПСД составляет от 0.926 г/см 3 до 0.940. Этот материал обладает хорошей устойчивостью к изломам и ударам. Помимо этого, полиэтилен среднего давления более чем ПНД устойчив к царапинам и растрескиванию. Применяется этот полиэтилен для производства обычных и термоусадочных пленок, мешков, хозяйственных сумок и винтовых колпачков [3].

Полиэтилен низкого давления (ПНД) или высокой плотности (ПВП)— это жесткий продукт с плотностью более 0.941 г/см кубических. Для получения ПНД применяются три технологии: суспензионная, растворная и газофазная. У этого полиэтилена низкая степень ветвления молекул, а это значит, что он обладает большими межмолекулярными силами и прочностью на разрыв. Полиэтилен НД жестче и проще ПВД, но менее прозрачен. Полиэтилен низкого давления устойчив к высоким температурам, различным маслам и химикатам, но, по сравнению с ПВД, менее стоик к парам и воде. Используется ПВП для изготовления канистр, емкостей для растворителей, контейнеров для мусора [4].

Сшитый полиэтилен (PEX) − полиэтилен с большим молекулярным весом, получаемый из обычного ПНД путем сшивания его линейных молекул при помощи ионизирующего излучения (PE-Xc), органсилоксанов (PE-Хb) или пероксидов (РE-Xa) с помощью повышенного давления, которое вызывает образование поперечных дополнительных связей. Сохраняя все преимущества обычного полиэтилена, сшитый полиэтилен имеет большую прочность и теплостойкость, не течет при нагреве. Применяется PEX для систем водоснабжения, трубопроводов, отопления.

Вспененный полиэтилен (ПП - пенополиэтилен)– экологически чистый, безопасный полиэтилен, получаемый путем вспенивания его бутан пропановой смесью. Пенополиэтилен имеет гладкую внешнюю поверхность, мелкопористую структуру, высокую упругость, эластичность, высокую химическую, биологическую стойкость и долговечность. Так как вспененный полиэтилен состоит из замкнутых воздушных пор, он имеет низкое влагопоглощение и низкую теплопроводность, поэтому успешно используется в строительстве и из него изготавливают теплоизоляционные материалы самого разного применения.

Хлорсульфированный полиэтилен (ХСП) −каучукоподобный полиэтилен, получаемый при его взаимодействии с сернистым ангидридом и хлором. Такой полиэтилен имеет способность к вулканизации. ХСП обладает высокой термостойкостью, атмосферной и химической стойкостью; не поддается действию щелочей, кислот и сильных отвердителей, но разрушается под действием уксусной кислоты, ароматических и хлорированных углеводородов. Используется хлорсульфированный полиэтилен для получения износостойких и коррозионностойких покрытий полов, а также клеев и герметиков. [2]

Сверх высокомолекулярный полиэтилен (СВМП)— высокопрочный полиэтиленом для экстремальных условий, получаемый при низком давлении с достаточно высокой степенью полимеризации. СВМП – конструкционный полимер с универсальными физико-механическими свойствами для применения в самых разных областях. Сверх высокомолекулярный полиэтилен обладает высокой морозостойкостью, коррозионной стойкостью, ударопрочностью, стойкостью к абразивному воздействию, низким коэффициентом трения, физиологической инертностью. СВМП образует высокопрочные нити, которые используются для изготовления сверхпрочных волокон, ударопрочных, маслобензостойких резинотехнических композиционных материалов, защитных полимерных покрытий, удлиняющих эксплуатационный срок изделий в два раза. Сверх высокомолекулярный полиэтилен широко используется для изготовления защитных покрытий горно-обогатительного оборудования, деталей и элементов конструкций, подвергающихся ударной нагрузке, фильтров для пищевой и химической промышленности, сверхпрочных тканей и нитей для производства средств бронезащиты, а также изготовления спортивного инвентаря (скользящие поверхности лыж, катки и т.д.) [1].

1 Полиэтилен низкого давления

Это полимер высокой плотности, получаемый реакцией полимеризации этилена при низком давлении. В стандартных условиях является твердым, жестким, сравнительно прозрачным веществом, используемым в качестве сырья для производства предметов как технического, так и бытового и назначения. Из-за особого строения молекулярной клетки с высокой степенью межмолекулярных связей имеет несколько большую плотность, чем полиэтиленовые вещества других видов, поэтому может называться также как полиэтилен высокой плотности.

 Мономер для производства полиэтилена низкого давления связывается в плотную полимерную структуру благодаря присутствию катализаторов и стабилизаторов, часть из которых затем становится составной частью полиэтилена. Таким строением и составом объясняются его свойства и возможности, подарившие ему столь высокую популярность.

Полиэтилен низкого давления производится в виде гранул диаметром 2-5 мм, имеет плотность около 0,960-ти г/см3, температуру плавления +129-135 0C, температуру состояния хрупкости -70 0C и обладает следующими физико - химическими характеристиками:

-Высокой твердостью, объясняемой высокой кристалличностью вещества,

-Высокой прочностью на растяжение и сжим,

-Практически абсолютной паровой и жидкостной непроницаемостью ,

 -Хорошей химической стойкостью по отношению к большинству агрессивных сред с содержанием кислот, щелочей, жиров и масел,

-Отличными диэлектрическими свойствами,

-Возможностью переработки термическими методами. [5]

2 Производство полиэтилена низкого давления

ПНД производится из очищенного газа этилена. Процесс идет при температуре 100-150°C при давлении до 4 МПа. В реакции полимеризации обязательно должен присутствовать катализатор: или триэтилаллюминий или четыреххлористый титан.

Процесс может быть непрерывным или кратковременным, с перерывами.

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) образуется при следующих условиях:

· температура 120—150 °C;

· давление ниже 0,1—2 МПа;

· присутствие катализатора (катализаторы Циглера—Натта, например, смесь TiCl₄ и AlR₃);

Полимеризация идёт в суспензии по ионно-координационному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000—300 000, степень кристалличности 75—85 %.

Следует иметь в виду, что названия «полиэтилен низкого давления», «среднего давления», «высокой плотности» и т. д. имеют чисто риторическое значение. Так, полиэтилен, получаемый по 2 и 3-му методам, имеет одинаковую плотность и молекулярный вес. Давление в процессе полимеризации при так называемых низком и среднем давлениях в ряде случаев одно и то же. [6]

 Существует ряд технологий производства полиэтилена, отличающихся по типу используемых конструкций, размеру реактора, способу очистки полимера от катализатора.

     Весь технологический процесс разбит на три этапа:

-полимеризация полиэтилена;

-очистка его от катализатора;

-просушка.

Необходимое условие для нормального протекания реакции полимеризации – постоянная температура, которая поддерживается с помощью подаваемого этилена и его объемов.

Процесс полимеризации с участием катализатора имеет свои недостатки – происходит неизбежное загрязнение полученного продукта остатками катализатора.

Он не только окрашивает полиэтилен в неприемлемый коричневый цвет, но и ухудшает его химические свойства. Для устранения этого недостатка катализатор разрушается, а потом растворяется и отфильтровывается. Отмывается полученный полимер в специальной центрифуге, в которую добавляют метиловый спирт.

После промывки он отжимается, к нему добавляют вещества, повышающие его прочность и внешний вид.

Для улучшения внешних качеств добавляют воск, который придает полиэтилену блеск. Далее продукт полимеризации попадает в сушильные аппараты и в цеха грануляции.

Основные марки полиэтилена производятся в порошкообразном виде, композиционные марки – в виде гранул.[7]

Гранулированный ПНД изображен на рисунке 1 [7].

Рисунок 1 – Полиэтилен низкого давления

3 Применение ПНД

Широкое применение ПНД в промышленности и в быту объясняется не только его высокими характеристиками, но также сравнительной дешевизной производства. Легкость придания любой формы в условиях нагревания выше температуры плавления дает возможность изготовления из него различной продукции, поэтому гранулы этого полиэтилена становятся сырьем.

Методом экструзии из ПЭНД производятся:

- пленки – гладкие и пузырьковые,

- пленочный рукав для изготовления пакетов,

- коммуникационные трубы,

- изоляции электрокабелей,

- листовые и сеточные материалы.

Под давлением отливают:

- товары бытового назначения (игрушки, посуду, инвентарь, изделия для кухни и ванной, крышки для банок, бутылочной тары и т.п.),

- швейную и мебельную фурнитуру,

- комплектующие для различной техники (авто, бытовые приборы и др.). [8]

Формируют методом ротора:

- Баки,

- Дорожные блоки,

- Масштабные конструкции в виде игровых площадок, колодцев, эстакад.

Из полиэтилена низкого давления получают наиболее тонкие пленки, напоминающие папиросную бумагу, толщина которых достигает всего 7 мкм.

Они выступают альтернативой жиростойким бумагам типа пергаментных, в отличие от которых обладают отличной водостойкостью, а также паро- и аромабарьерными свойствами.

1 Полиэтилен [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://www.camelotplast.ru/info/vidi-polietilena.php, свободный.

2 Полиэтилен низкого давления [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.camelotplast.ru/info/polietilen-visokogo-davleniya.php, свободный.

3 Полиэтилен среднего давления [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.camelotplast.ru/info/polietilen-srednego-davleniya.php, свободный.

4 Полиэтилен низкого давления [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.camelotplast.ru/info/polietilen-nizkogo-davleniya.php, свободный.

5 Характеристики ПЭНД [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki, свободный.

6 Применение [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ref.unipack.ru/94/, свободный.

7 Изготовление ПЭНД [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://moybiznes.org/proizvodstvo-polietilena, свободный.

8 Экструзия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ngpedia.ru/id611565p1.html, свободный.

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?