Полимеры — разнообразная и многочисленная категория пластмасс. Это высокомолекулярные вещества (гомополимеры), которые отличаются высокой пластичностью, низкой теплопроводностью, сравнительно небольшой плотностью. В основе веществ — звенья из мономеров, которые соединяются между собой пространственными или химическими связями и образуют длинные макромолекулы. К полимерам относят:
- полиамиды,
- полиэтилен,
- поливинилхлорид,
- полиэтилентерефталат
- и широкий ряд других материалов, получаемых из исходного сырья путем полимеризации с добавлением низкомолекулярных составов, добавок и т. д.
Их отдельное семейство составляют полиолефины — родственные по своему химическому составу и молекулярной структуре полипропилен (ПП), полиэтилен низкого давления (ПНД) и полиэтилен высокого давления (ПВД). Именно такое первичное полимерное сырье представлено в нашем каталоге. Как же его получают и каковы его свойства? Об этом речь в данной статье.
Производство первичного полимерного сырья
В отличие от органических полимеров (полисахариды, нуклеиновые кислоты, белки и т. д.) все указанные выше вещества получают синтетическим способом. В их основе — простейшие соединения природного происхождения (мономеры), которые в результате цепной реакции полимеризации и химических преобразований превращаются в полимерные, то есть в макромолекулярные соединения. В зависимости от того, сколько может быть звеньев в цепи такого соединения, полимер может иметь разное состояние. На примере полиэтилена:
- короткие цепи (n = 20) — жидкий ПЭ;
- цепи в 1,5-2 тыс. звеньев — гибкий пластичный полиэтилен (идет на производство гибкой упаковки, в т. ч. пленки);
- цепи в 5-6 тыс. звеньев — твердый, жесткий ПЭ, используемый при производстве литых труб, фитингов.
Процесс получения первичного сырья сложен и многоэтапен. Его синтезируют на заводах путем полимеризации этиленовых углеводородов (этилена, пропена) — продуктов нефтепереработки (маслообразующих газов с общей формулой СnH2n, где n – степень полимеризации), а также их производных.
Как производят полиэтилен и полипропилен
Полиэтилен высокого давления (ПВД) получают в специальных реакторах из этилена при высокой температуре (до 300 °С) и высоком давлении (до 300 МПа). В реакторе этилен смешивается с окислителями (кислород, пероксиды), которые в условиях высокой температуры и давления запускают цепную реакцию полимеризации — образование макромолекулярных цепей (собственно полиэтилена). Из всей смеси синтезируется только определенная его доля (до 20%). Непрореагировавший этилен отправляется на рециркуляцию. Синтезированный — подвергается охлаждению и грануляции.
Полиэтилен низкого давления (ПНД) получают в реакторе одним из трех методов — газофазным, суспензионным, растворным. Наиболее распространена последняя технология: смешанный с гексаном этилен нагревается до высокой температуры (до 250 °С), сжимается под давлением до 5,3 МПа с участием металл-органического катализатора Циглера-Натта. В результате ПНД синтезируется в растворе в виде белых хлопьев. Далее с помощью испарителя и сепаратора ПНД отделяется от остатков непрореагировавших, низкомолекулярных соединений, гранулируется вакуумным способом. Для удаления остатков катализатора гранулы пропариваются и затем высушиваются.
Полипропилен получают путем стереоспецифической полимеризации пропена (пропилена) — бесцветного газа, как и этилен, принадлежащего к этиленовым углеводородам. Реакция полимеризации происходит при температуре 70°С под давлением пропена в гектане, бензине или пропане. В процессе обязательно участвуют кислотные катализаторы Циглера-Натта , которые вызывают катионную полимеризацию этого углеводорода. При использовании пропана получают пропан-пропиленовую фракцию с долей пропана около 80%. После дегидрирования из фракции выделяют до 99% полипропилена, который затем подвергается гранулированию.
В России синтезированием полимерного сырья в промышленных масштабах занимаются крупные нефтегазовые предприятия — «Газпром», «Роснефть», «Лукойл», «Уфаоргсинтез», «Казаньоргсинтез», «Нижнекамскнефтехим». Размер гранул серийных марок составляет от 2 до 5 мм. В порошкообразном виде выпускается сверхвысокомолекулярный ПЭ.
Какое сырье выбрать — первичное или вторичное?
Какое же полимерное сырье следует предпочесть — первичное или переработанное?
Весомый плюс переработанного полимерного сырья — его стоимость, которая на порядок ниже, чем цена первичных гранул. Но практически на этом преимущества и исчерпываются. Их серьезно перевешивают минусы. Дело в том, что в процессе вторичной переработки материал может частично утратить часть своих физико-механических и химических свойств. Таких причин может быть несколько:
- нарушение технологического процесса;
- наличие во вторсырье посторонних примесей;
- количество процессов переработки.
Несмотря на определение «вторичные гранулы», в действительности полимерные материалы могут перерабатываться и два, и три, и более раз. Чем больше их количество, тем больше в худшую сторону меняется структура материала на уровне молекулярных соединений. Он подвергается физической и химической деструкции и теряет стабильность своих свойств.
Соответственно, тем худшего качества будет готовое изделие — например, оно легко может быть подвержено растрескиванию или станет гораздо быстрее разрушаться при воздействии УФ-лучей. Определить марку такого полимера подчас бывает крайне трудно, а технические характеристики можно выявить только с помощью лабораторных испытаний. Безусловно, ответственный производитель вряд ли будет покупать «кота в мешке».
К тому же вторичное полимерное сырье по умолчанию не может быть использовано для производства массы товаров: пищевой тары и упаковки, детских игрушек, пластиковых бутылок и флаконов для медицинских препаратов и лекарств. Однако и оно находит широкое применение — например, при изготовлении ирригационных безнапорных труб, тары для моющих средств.
В ряду ключевых плюсов первичного сырья — стабильность свойств и отсутствие примесей. Всегда точно известна и марка материала — покупатель полностью уверен в качестве сырьевой основы для производства продукции, которое будет строго соответствовать действующим требованиям и нормативам.
Посмотрите пищевые флаконы по лучшим ценам в Москве!
