Химическая промышленность как отрасль производства существует уже более 100 лет. Промышленность органического синтеза является одной из важнейших отраслей как химического, так и нефтехимического 1 страница

Введение

Химическая промышленность как отрасль производства существует уже более 100 лет. Промышленность органического синтеза является одной из важнейших отраслей как химического, так и нефтехимического производства. К основному органическому синтезу относятся производства искусственного волокна, пластических масс, синтетического каучука, разнообразных растворителей и других. Исходным сырьем для этой промышленности служат: нефть (главным образом её фракции, газы крекинга, природные и попутные газы, газы нефтепереработки), уголь, хлопковая и древесная целлюлоза.

В результате развития промышленности органического синтеза, освоено производство синтетических материалов, которые не только являются полноценными заменителями природных материалов, но и превосходят их по своим свойствам.

Производство резиновых изделий, пластических масс, химических волокон, пленок, лаков и клеев, электроизоляционных материалов плотностью основано на переработке полимеров. Изделия из полимеров применяются в машиностроении, строительстве, на транспорте.

Благодаря целому комплексу замечательных технических свойств, а также доступности и дешевизне сырья среди полимеров полиэтилен находит очень широкое применение.

Полиэтилен обладает высокими диэлектрическими свойствами и потому является незаменимым материалом для изготовления изоляции гибких и эластичных кабелей в радиолокационных, радиотехнических, телемеханических и других устройствах. Сочетание электроизоляционных свойств с водонепроницаемостью полиэтилена обуславливает применение его для оболочек подводных кабелей.

В химической промышленности полиэтилен используется для антикоррозионных покрытий и для изготовления деталей аппаратов, работающих в условиях действия агрессивных веществ. В строительном деле полиэтилен используется для изготовления водопроводных труб. Прозрачные пленки из полиэтилена водонепроницаемы, хорошо пропускают ультрафиолетовые лучи, поэтому их применяют для покрытия парников и теплиц вместо тяжелого и хрупкого силикатного стекла, для укрытия плодово-ягодных культур и саженцев от заморозков и в строительстве для гидроизоляции.

Полиэтиленовые пленки являются прекрасным упаковочным материалом для самых разнообразных предметов. Ценные технические свойства полиэтилена, высокая механическая прочность, низкая плотность, гибкость при низкой температуре, высокая ударная прочность, отличные электроизоляционные свойства, химическая стойкость ко многим агрессивным средам, влагостойкость, а также легкость переработки в различные изделия вызывают бурный рост производства, как полиэтилена, так и полимеров в целом во всем мире. Полимерные материалы условно классифицируются на пластические массы (пластмассы), эластомеры (каучуки) и волокна.

1 Технологическая часть

1.1 Назначение, краткая характеристика проектируемого процесса и обоснование выбора схемы, проектируемого процесса

Полиэтилен — это термопластичный полимер плотностью 910–970 кг/м3 и температурой размягчения 110–130°С. Полиэтилен выпускается разными методами и различается по плотности, молекулярной массе и степени кристалличности. Существует целый ряд марок полиэтилена, отличающихся по плотности, показателям текучести расплава (ПТР), наличием или отсутствием стабилизаторов. Полиэтилен обладает высокой водостойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами. Полиэтилен становится хрупким только при температуре минус 70°С, поэтому изделия из этого материала можно эксплуатировать в суровых климатических условиях.

Полиэтилен — наиболее широко использующийся полимер. Его получают полимеризацией этилена при высоком давлении. Полиэтилен выпускается в виде гранул одинаковой геометрической формы в пределах одной партии, размер их в любом направлении составляет 2-5 мм. Для базовых марок и композиций полиэтилена допускаются гранулы размером от 5 до 8 мм, массовая доля которых не должна превышать 0,25 %, и гранулы размером от 1 до 2 мм, массовая доля которых не должна превышать 0,5 %.

В зависимости от метода получения свойства полиэтилена, непрозрачного в толстом слое полимера, без запаха и вкуса, заметно изменяются, особенно это проявляется в плотности, температуре плавления, твердости, жесткости и прочности. Эти показатели возрастают в ряду: ПЭВД, ПЭНД, ПЭСД. Основной причиной, вызывающей различия в свойствах полиэтилена, является разветвленность макромолекул: чем больше разветвлений в цепи, тем выше эластичность и меньше кристалличность полимера. Разветвления затрудняют более плотную упаковку макромолекул и препятствуют достижению степени кристалличности 100%; наряду с кристаллической фазой всегда имеется аморфная, содержащая недостаточно упорядоченные участки макромолекул. Соотношение этих фаз зависит от способа получения полиэтилена и условий его кристаллизации. Оно определяет и свойства полимера.

Полиэтилен не смачивается водой и другими полярными жидкостями, при комнатной температуре он не растворяется в органических растворителях. Лишь при повышении температуры (70°С и выше) он сначала набухает, а затем растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах. Лучшими растворителями являются - ксилол, декалин, тетралин. При охлаждении растворов полиэтилен выпадает в виде порошка.

Масла, жиры, керосин и другие нефтяные углеводороды практически не действуют на полиэтилен; полимер высокой плотности проявляет к ним большую стойкость, чем полимер низкой плотности.

Полиэтилен устойчив к действию водных растворов кислот, щелочей и солей, но при температурах выше 60°С серная и азотная кислоты быстро его разрушают.

Кратковременная обработка полиэтилена окислителем (например, хромовой смесью) приводит к окислению поверхности и смачиванию ее водой, полярными жидкостями и клеями. В этом случае изделия из полиэтилена можно склеивать. Без изменения полярности его поверхности полиэтилена только сваривается с помощью горячего воздуха (азота).

Окисление полиэтилена кислородом воздуха, под влиянием нагревания и воздействия солнечного света приводящее к ухудшению физико-механических и диэлектрических свойств, в значительной степени предотвращается введением стабилизаторов.

В виде пленок полиэтилен проницаем для многих газов, но практически непроницаем для паров воды и полярных жидкостей. Проницаемость ПЭНП в 5—10 раз выше проницаемости ПЭВП.

Механические показатели полиэтилена возрастают с увеличением плотности (степени кристалличности) и молекулярной массы. В виде тонких пленок толщиной 40—100 мкм полиэтилен (особенно полимер низкой плотности) обладает большой гибкостью и некоторой прозрачностью, а в виде листов приобретает большую жесткость и непрозрачность. Полиэтилен устойчив к ударным нагрузкам. Он эксплуатируется в пределах температур от 80 до 60°С (ПЭНП) и до 100°С (ПЭВП). Вязкость расплава ПЭНП выше, чем ПЭВП, поэтому он перерабатывается в изделия легче.

Полиэтилен обладает небольшой теплопроводностью и большим коэффициентом термического расширения. По электрическим свойствам полиэтилен, как неполярный полимер, относится к высококачественным высокочастотным диэлектрикам. Диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь мало изменяются с изменением частоты электрического поля, температуры в пределах от 80 до 100°С и влажности. Остатки катализатора в ПЭВП повышают тангенс угла диэлектрических потерь, особенно при изменении температуры, что приводит к некоторому ухудшению изоляционных свойств.

Полиэтилен, наряду с широким комплексом положительных свойств, обладает и рядом недостатков. К ним относится в первую очередь уже ранее отмеченное старение при действии солнечного света, ползучесть (развитие деформации при длительном действии статических нагрузок), образование трещин в изделиях, находящихся длительное время в напряженном состоянии, невысокая рабочая температура, недостаточная механическая прочность и в ряде случаев химическая стойкость, горючесть, непрозрачность.

Ползучесть приводит к тому, что при конструировании изделий, подвергающихся длительному действию нагрузок, оперируют не разрушающим напряжением при растяжении, а пределом длительной прочности, который в несколько раз ниже и равен 2,5 МПа для ПЭНП и 0,5 МПа для ПЭВП.

Образование трещин в изделиях определяется действующими напряжениями, температурой и средой. Активно воздействуют на полиэтилен растворы моющих средств и полярные жидкости. ПЭНП более устойчив к растрескиванию, чем ПЭВП.

Полиэтилен в промышленности производят тремя способами: при низком давлении, среднем давлении (полиэтилен высокой плотности) и при высоком давлении (полиэтилен низкой плотности).

На скорость полимеризации, выход и свойства полимера влияют не только чистота этилена и растворителя, но и температура и давление. С повышением температуры растет скорость полимеризации и до определенного момента увеличивается молекулярная масса полимера, а затем наступает дезактивирование катализатора. Поэтому температуру подбирают в соответствии с требуемой молекулярной массой. С ростом давления до 4 МПа увеличивается скорость полимеризации и повышается молекулярная масса полимера (дальнейшее повышение давления не сказывается на скорости полимеризации).

1.2 Теоретические основы принятого производства

В зависимости от условий проведения процесса полимеризации пропилена получают полимеры с различной молекулярной структурой, которая и определяет их физико-механические свойства.

Изотактическая и синдиотактическая молекулярные структуры могут характеризоваться разной степенью совершенства пространственной регулярности.

Стереоизомеры полипропилена существенно различаются по механическим, физическим и химическим свойствам. Атактический полипропилен представляет собой каучукоподобный материал с высокой текучестью, температурой плавления около 80°С, плотностью — 850 кг/м³, хорошей растворимостью в диэтиловом эфире. Изотактический полипропилен по своим свойствам выгодно отличается от атактического, а именно: он обладает высоким модулем упругости, большей плотностью — 910 кг/м³, высокой температурой плавления около 165-170°С и лучшей стойкостью к действию химических реагентов. Полипропилена при исследовании с помощью рентгеновых лучей обнаруживает определенную кристалличность, которая не может быть такой же полной, как у чисто изотактичоских фракций, поскольку атактические участки вызывают нарушение в кристаллической решетке.

Полиэтилен - это термопластический полимерный материал, который получают путем полимеризации продуктов переработки нефти, в частности газа этилена С₂Н₄. При этом молекулы этилена полимеризуются в высокомолекулярное соединение полиэтилен [-CH₂-CH₂-]_n:

Такой полиэтилен (без ответвлений от углеродной цепи) называют линейным. Показатель называют степенью полимеризации; его величина для разных полимеров колеблется в пределах от одной тысячи до сотен тысяч. На основе линейной структуры выпускают полиэтилен ПЭ 63.

Видовой ассортимент этилена может быть расширен путем создания его сополимеров с другими мономерами. Ответвление от цепи, которое состоит из двух атомов углерода, образует сополимер этилена с бутиленом, известный как полиэтилен ПЭ 80:

Ответвление в четыре атома углерода при сополимеризации этилена характерно для полиэтилена марки ПЭ 100:

Ответвление в шесть атомов углерода при сополимеризации этилена образует полиэтилен, известный под торговой маркой LPE.

Для замедления старения материала и защиты его от солнечной радиации, которая отрицательно влияет на долговечность полимеров, в полиэтилен добавляют светостабилизаторы, в частности сажу (до 2,5%), которая придает полиэтилену и изделиям из него традиционный черный цвет и повышает стойкость материала к солнечным лучам.

Полиэтилен хорошо сваривается. Он практически безвредный - не выделяет в воду и окружающую среду опасные для здоровья человека вещества.

Изменяя параметры технологии полимеризации (давление и температуру), получают:

— полиэтилен высокого давления (ПЭВД); параметры процесса: р = 1000-2000 бар, t = 100-300°С;

— полиэтилен среднего давления (ПЭСД); параметры процесса: р = 50 бар,

t = 150-180°С;

— полиэтилен низкого давления (ПЭНД); параметры процесса: р = 10 бар, t = 20-75°С.

Другая классификация полиэтилена связана с его удельной массой (плотностью). Соответственно различают:

— полиэтилен низкой плотности ПЭНП (он же ПЭВД): р = 0,910-0,925 г/см³;

— полиэтилен средней плотности ПЭСП (он же полиэтилен среднего давления ПЭСД): р = 0,926-0,940 г/см³;

— полиэтилен высокой плотности ПЭВП (ПЭНД): р = 0,941-0,965 г/см³.

Полимеризация – реакция присоединения многих молекул этилена, приводящая к образованию высокомолекулярных веществ (полимеров) – полиэтилена без выделения каких – либо побочных продуктов. По химическому составу мономер и полимер не различаются. Схематически процесс полимеризации изображается так:

n СН₂=СН₂ [-CH₂-CH₂-] n,

Индекс n называется степенью полимеризации. Произведение степени полимеризации на молекулярную массу звена равно молекулярной массе полимера (полиэтилена). От степени полимеризации зависят длина цепи макромолекулы и свойства полимера. На степень полимеризации влияют химическая природа мономера, условия полимеризации и другие факторы.

Полимеризация этилена при высоком давлении представляет собой цепной процесс, протекающий по свободно – радикальному механизму. Механизм реакции следующий: все перекисные инициаторы имеют в составе молекулы рядом стоящие атомы кислорода (-О-О-), связь между которыми под воздействием высокой температуры и высокого давления легко разрывается с образованием свободных радикалов.

Свободные радикалы воздействуют на молекулу этилена. В молекуле этилена разрывается двойная связь. По месту разрыва двойной связи к молекуле этилена

присоединяется свободный радикал инициатора, превращая молекулу этилена в

активный радикал. Такая реакция повторяется многократно, растущая молекула с момента своего возникновения и до завершения процесса роста цепи представляет собой свободный радикал. Этот процесс является ростом полимерной цепи.

В процессе роста цепи число актов присоединения этилена определяется главным образом концентрацией этилена. В условиях процесса производства полиэтилена высокого давления число таких актов составляет 500 – 1000 на каждый радикал. По мере протекания процесса полимеризации этилена концентрация мономера в реакционном объеме уменьшается, вследствие этого уменьшается вероятность столкновений растущих активных молекул полиэтилена с молекулами этилена, скорость роста цепи затухает, и выше определенного «предельного» времени пребывания молекулы в аппарате не замечается дальнейшего увеличения степени превращения.

Затем активные радикалы полиэтилена при определенных обстоятельствах (в результате взаимодействия двух свободных радикалов или с неактивной молекулой примесей) теряет свою активность и тогда рост цепи прекращается. Таким образом, цепная реакция полимеризации протекает в три фазы: возбуждение (инициирование) молекул мономера, рост цепи (полимеризация), обрыв цепи (прекращение полимеризации).

Рассмотрим способы проведения полимеризации. Полимеризацию можно проводить в блоке, в растворе, в эмульсии, в суспензии, в газовой фазе. Полимеризация мономера в отсутствие растворителя в конденсированной фазе называется блочной или полимеризацией в массе. В результате реакции образуется твердая масса полимера (или блок). Обычно блочную полимеризацию проводят в присутствии инициаторов. По мере полимеризации увеличивается вязкость среды и затрудняется отвод тепла, вследствие чего полимеризация в различных точках системы протекает при разных температурах, и полимер получается неоднородным по молекулярной массе. В блоке можно проводить также термическую и фотохимическую полимеризацию. В настоящее время блочная полимеризация применяется в технике ограниченно.

Полимеризацию в растворе проводят либо в жидкости, смешивающейся с мономером и с образующимся полимером, либо в среде, растворяющей только мономер.

При проведении полимеризации в растворе облегчается отвод тепла и улучшается массообмен вследствие интенсивного перемешивания. Получаемый полимер более однороден по молекулярной массе.

Полимеризация в эмульсии широко применяется в промышленности для получения синтетических полимеров. В качестве дисперсной среды используют воду, в которую вводят эмульгаторы – поверхностно – активные вещества (например, соли жирных кислот).

Обычно полимеризацию в эмульсии проводят при интенсивном перемешивании и низких температурах, что позволяет повысить стереорегулярность полимера. Процесс полимеризации протекает в присутствии водорастворимых инициаторов (пероксидов, гидроксидов) в мономере, на поверхности раздела фаз мономер – вода, на поверхности или внутри мицелл эмульгатора или образующихся полимерных частиц, набухших в мономере.

Полученную устойчивую суспензию полимера в воде называют латексом. Полимер, который извлекают из воды коагуляцией с помощью электролитов, имеет высокую молекулярную массу и узкое молекулярно – массовое распределение.

Полимеризацию в эмульсии позволяет легко отводить тепло реакции за счет нагрева дисперсной среды – воды.

Полимеризацию в суспензии проводят, диспергируя мономер в виде капель в не растворяющей или плохо растворяющей среде (обычно воде). Капли стабилизируют водорастворимыми полимерами, а также твердыми гидрофильными порошками. Полимеризацию в каждой капле можно рассматривать как микроблочную.

При полимеризации в газовой фазе мономер находится в газовой фазе, а полимер образует твердую или жидкую фазу. Катализатор вводят в виде твердой фазы (например, нанесенный на мелкодисперсный носитель). Процесс проводят в псевдоожиженном слое катализатора. Тепло реакции отводится путем охлаждения мономера в выносных холодильниках.

Рассмотрим влияние различных факторов на процесс полимеризации. Молекулярная масса, как во всяком свободно – радикальном процессе, зависит от условий полимеризации: давления, температуры, концентрации инициатора.

При повышении давления скорость роста цепи при радикальной полимеризации этилена возрастает очень быстро и когда она начинает существенно превышать скорость обрыва цепи, полимеризация протекает с образованием высокомолекулярного полимера. Так, при 150˚С и давлении 160 МПа скорость роста цепи в 3000 раз больше, чем при той же температуре и атмосферном давлении. При этом большое влияние на скорость реакции оказывает плотность реагирующего этилена, которая при 200˚С повышается с 0,2 кг/м³ при атмосферном давлении до 450 кг/м³ при 150 МПа. В промышленности полимеризацию этилена проводят при давлениях от 150 до 300 МПа.

При давлении 150 МПа и более плотность газообразного этилена приближается к плотности жидкости, достигая 450 – 500 кг/м³. В этих условиях давление приводит не только к увеличению числа молекулярных столкновений, но, вероятно и к молекулярной ориентации и деформации. Кроме того, при высоких давлениях достигаются очень большие значения свободной энергии молекул, что резко увеличивает их активность. Таким образом, для получения полиэтилена с высокой молекулярной массой процесс проводят при высоких давлениях.

С повышением температуры полимеризации этилена возрастает скорость реакции, увеличивается степень превращения этилена в полимер. Повышение температуры также влияет на свойства полиэтилена: снижаются молекулярная масса, степень кристалличность, плотность и прочность, возрастает степень разветвленности полимера.

Следовательно, для получения полиэтилена с высокой молекулярной массой процесс полимеризации необходимо проводить при низких температурах. Нижний предел температуры ограничен температурой распада инициатора. Верхний предел зависит от рабочего давления в реакторе и ограничен условиями взрывобезопасности и требуемой молекулярной характеристикой полимера (примерно 260 – 280˚С).

Большое влияние на полимеризацию этилена оказывает инициатор. Расход инициатора обычно очень мал, так как распад одной молекулы инициатора приводит к взаимодействию многих тысяч молекул мономера. С увеличением концентрации инициатора снижается молекулярная масса полиэтилена.

Радикальную полимеризацию можно также инициировать γ – лучами при температуре 20 – 30˚С (радиационная полимеризация).

Продолжительность реакции влияет на степень превращения этилена до определенного значения конверсии, определяемого расходованием инициатора. После исчерпания инициатора реакция прекращается.

По физико-механическимхарактеристикам его плотность 40 кг/м³, прочность при разрыве (продольное/поперечное направление) 0,20/0,10 МПа, теплопроводность 0,38 Вт/м·с, водопоглощение (% от объема) не более 0,6. Изделия из вспененного полиэтилена предназначены для использования в диапазоне температур от минус 40˚С до плюс 70˚С и относительной влажности воздуха до 100%.

Физические свойства полиэтилена позволяют изготавливать различные изделия, применяя различные технологии обработки. Удельная масса полиэтилена относительно низкая, что позволяет изготавливать легкие изделия, а высокий показатель удельного удлинения при разрыве и коэффициент линейного расширения при разрыве позволяет изготавливать относительно эластичные изделия.

Полиэтилен горюч и имеет низкую температуру, данные физические свойства не позволяют применять этот материал при изготовлении огнестойких изделий. При определенной технологии изготовления, полиэтилен может обладать высокой ударной прочностью, что позволяет использовать полиэтилен при изготовлении бронежилетов и корпусов для лодок и другой техники. Полиэтилен обладает высокими диэлектрическими физическими свойствами, что даёт возможность использовать его для изготовления электротехнических изделий и, в частности, электоризоляторов.

Физические свойства полиэтилена зависят от технологии производства. В настоящее время для получения полиэтилена применяются гранулы размером от 2 до 5 миллиметров, а процесс полимеризации полиэтилена может происходить при различных условиях.

Полиэтилен высокого давления производится в трубчатых реакторах при температуре 250°C и давлении около 300 МПа. Полимеризация полиэтилена высокого давления происходит в присутствии инициатора – кислорода или пероксида. Среднего давления полиэтилен изготавливается при температуре, близкой к 100˚С, и давлении около 3 МПа в присутствии специализированных катализаторов. Полиэтилен низкого давления изготавливается при температуре около 100°C и давлении 0,5 МПа.

Физические свойства полиэтилена также зависят от добавок, которые применяются при его изготовлении, а также от скорости и равномерности охлаждения. Огромное влияние на физические свойства полиэтилена оказывают температура, давление и другие нагрузки, которые возникают при эксплуатации готовых изделий.

Механические свойства полиэтилена зависят от его средней молекулярной массы, полидисперсности и содержания атактической фазы. Последнее определяется взвешиванием остатка полимера после экстракции кипящим н-гептаном, в котором растворяется атактический полимер. С уменьшением изотактической фазы, следовательно, с увеличением атактической механические свойства полипропилена ухудшаются. Молекулярная масса обычно определяется характеристической вязкостью в растворах о-ксилола при 120°С. В качестве показателя молекулярной массы используется индекс расплава. Чем он ниже, тем выше молекулярная масса полимера.

С повышением молекулярной массы механические показатели полипропилена улучшаются (предел текучести и предел прочности при растяжении). Ударная вязкость изотактического полипропилена не может быть определена при 20°С, так как этот полимер не разрушается в обычных температурных условиях. При более низких температурах, например, она имеет следующие величины: при минус 20°С ударная вязкость составляет 20—30 кДж/м² и при минус 80°С составляет 13—17 кДж/м².

1.3 Влияние основных факторов на выход и качество продукции. Нормы технологического режима

1.3.1 Влияние температуры

Температура плавления на 20°С выше, и вследствие более плотной структуры молекулы непроницаемость для водяного пара, кислорода, углекислого газа и ароматических веществ, а также химическая стойкость лучше, чем у полиэтилена низкой плотности. Высокая температура плавления дает возможность изготовления упаковок с более высокой теплостойкостью (кратковременно до 100°С).

1.3.2 Увеличение производительности

Увеличение производительности является одним из определяющих факторов в минимизации издержек и снижении себестоимости продукции. К увеличению производительности можно отнести не только выход готового продукта как такового, но и сокращение времени на очистку, и обслуживание оборудования, снижение количества брака и т.д. Применение процессинговых добавок облегчает процесс течения расплава полимера в узких каналах, значительно снижает давление в головке и нагрузку на валу.

1.3.3 Влияние давления

В существующих технологических процессах полиэтилена давление достигает 300 МПа.

Иногда изменением давления ускоряют или замедляют переход веществ из одного агрегатного состояния в другое. Это позволяет регулированием скорости конденсации, испарения, кристаллизации, абсорбции, адсорбции или десорбции добиваться оптимального выхода продукта и улучшения его качества.

Повышение давления иногда целесообразно по той причине, что при сжатии газов они занимают меньший объём, в результате чего возрастает их концентрация.

Повышение давления оказывается эффективным лишь до некоторого предела, после которого сжатие становится невыгодным, так как газ, оказавшийся под высоким давлением, приобретает все меньшую и меньшую сжимаемость.

Для процессов, протекающих в жидкой фазе, применение повышенного давления эффективно лишь при его значениях более 200 МПа.

Примером может служить жидкофазная гидратация этилена при получении этилового спирта (С₂Н₄ + Н₂О→ С₂Н₅ОН) либо его полимеризация в производстве полиэтилена высокого давления. Подобное повышение давления благоприятствует образованию полиэтилена большей плотности, уменьшает разветвленность и количество непредельных групп в структуре макромолекул. Однако при таком давлении влияние температуры и агрегатного состояния проявляется в очень противоречивой форме. С одной стороны, повышение температуры ускоряет распад инициатора и увеличивает скорость полимеризации, с другой – с повышением температуры уменьшается молекулярная масса и плотность полимера, в результате качество полиэтилена высокого давления как одного из лучших диэлектриков для высокочастотной техники несколько ухудшается.

Таким образом, сверхвысокие давления значительно расширяют диапазон возможностей в создании новых материалов и прогрессивной технологии их переработки.

1.3.4 Нормы технологического режима

Основным промышленным методом производства ПЭВД является свободнорадикальная полимеризации этилена в массе при температуре 200-300˚С и давлениях 150–350 МПа. Полимеризация осуществляется на установках непрерывного действия различной производительности от 0,5 до 20 т/ч.

Полимеризация этилена под высоким давлением с растворителем или в суспензии получила меньшее распространение. Реакция протекает в трубчатом реакторе из нержавеющей стали примерно при 200°С и 100 МПа в присутствии ароматического углеводорода (бензола) и около 0,002% кислорода или в эмульсии. Степень конверсии — около 17% за один цикл.

Таблица 1 – Сравнение свойств ПЭВД и ПЭНД

Определяемый показатель	ПЭВД	ПЭНД
Показатель текучести расплава, г/10мин, при массе груза 2,16 кг. 5,0 кг.	0,2-30 0,8-70	- 0,01-80
Среднемассовая молекулярная масса Мw·10^-3	800-100	5000-50

Продолжение таблицы 1

Полидисперсность Мw/Мn	10-30	3-20
Предел текучести прирастяжении, МПа	15-9	35-10
Прочность при разрыве, МПа	16-9	45-15
Относительное удлинение при разрыве, %	700-400	1200-25
Ударная вязкость, КДж/м^2	Прогибается без разрушения	150-2
Модуль упругости при изгибе, МПа	260-80	1200-100
Теплостойкость по Вика, ˚С	110-100	130-110
Стойкость к растрескиванию под напряжением, ч	Более 500-0,1	Более 1000-0,1
Содержание экстрагируемых веществ, %	0,1-1,4	отсутствует
Содержание золы, %	отсутствует	0,006-0,035

Дата добавления: 2015-10-21