Сополимеры этилена и пропилена

Стремление увеличить стойкость к растрескиванию и избежать перехода от пластического к хрупкому разрушению в пределах времени эксплуатации привело к созданию полиэтилена с улучшенными эксплуатационными свойствами. За счет введения в процессе синтеза сомономеров (бутен или гексен), образующих на макромолекулах полиэтилена боковые ответвления, удалось резко повысить стойкость полимера к растрескиванию.

Схема получения полиэтилена каскадным методом представлена на рис.8.

Рис. 8. Схема получения полиэтилена каскадным методом

Обычно, в состав основного полимера входят присоединенные к основным молекулам це­почки сопутствующего мономера (сополимера). Для полиэтилена это, как правило, бутен (бутилен). Композиции, содержащие до 35 % полиизобутилена, используют для получения кабельного полиэтилена.

При сополимеризации пропилена с высшими α-олефинами (бутеном, пентеном) образуются полимеры разветвленного строения с более длинными боковыми ответвлениями. Даже при небольшом количестве таких ответвлений сополимер имеет меньшую степень кристалличности, а следовательно, большую эластичность по сравнению с полипропиленом.

Сополимер этилена с винилацетатом (севилен):

[–CH₂–CH₂–] _n – –CH₂–CH–

………………………..OCOCH_{3 m}

Севилен получают совместной полимеризацией исходных мономеров под высоким давлением в присутствии катализаторов радикальной полимеризации по схеме, аналогичной производству полиэтилена высокого давления в трубчатом реакторе. Различие заключается в том, что давление при сополимеризации поддерживается несколько выше, чем при полимеризации этилена (более 250 МН/м²). Винилацетат вводят в рецикловый газ. Сополимер содержит от 5 до 50 % винилацетата.

Севилен превосходит полиэтилен по прозрачности и эластичности при низких температурах. Полярный характер винилацетатной группы повышает адгезию сополимера к различным материалам.

Свойства сополимеров зависят от содержания в макромолекуле винилацетата. С повышением содержания винилацетата кристалличность, прочность при растяжении, твердость, теплостойкость уменьшаются, в то время как плотность, эластичность, прозрачность и адгезия увеличиваются. При содержании 5 – 15 мол. % винилацетата свойства сополимеров сходны со многими свойствами полиэтилена высокого давления. При содержании 16 – 25 мол. % винилацетата сополимеры каучукоподобны. При содержании винилацетата 26 – 35 мол. % сополимеры легко размягчаются при 62 – 75 ⁰С, образуя мягкие и клейкие продукты.

Сополимеры этилена с винилацетатом применяются для получения плёнок, лаков, клеёв. Они используются в полиграфической, обувной, мебельной промышленности и др.

Сополимер этилена с пропиленом:

[–CH₂–CH₂–] _n – –CH₂–CH–

CH_{3 m}

Сополимеры этилена с пропиленом получают в присутствии металлорганических катализаторов по режиму, аналогичному получению полиэтилена низкого давления в жидкой фазе.

В зависимости главным образом от соотношения исходных мономеров сополимеры этилена с пропиленом могут быть твердыми и эластичными. Чем больше в исходной смеси пропилена, тем эластичнее получается сополимер.

Для производства твердых сополимеров применяют смеси с небольшим содержанием пропилена (3 – 10 об. %). Такие сополимеры имеют кристаллическую структуру и обладают ценными технологическими свойствами. При более высоком содержании полипропиленового компонента в сополимере (свыше 20 %) значительно ухудшается механическая прочность материала.

При равном содержании обоих компонентов в исходной смеси образуются аморфные каучукоподобные продукты, получившие название этилен-пропиленовых каучуков. Эти каучуки не уступают по свойствам натуральному каучуку. При сополимеризации пропилена с небольшим количеством этилена получают продукт с несколько пониженной степенью кристалличности и более низкой температурой хрупкости по сравнению с гомополимером пропилена. Это положительно сказывается на морозостойкости сополимера по сравнению с полипропиленом (при сохранении всех других показателей).

Ниже приведены показатели основных свойств сополимера этилена с пропиленом (содержание пропилена менее 20 мол. %) [3]:

молекулярная масса	80000 – 500000
плотность при 20 ^0С, кг/м^3	930 – 945
степень кристалличности, %	58 – 75
количество сополимера, растворимого в бензине, %	3 – 7
разрушающее напряжение при растяжении, МН/м^2	21,6 – 29,4
относительное удлинение при разрыве, %	600 – 900
морозостойкость, ^0С	–150

Помимо сополимеров с нерегулярным чередованием звеньев этилена и пропилена в цепи получены стереоблоксополимеры этих мономеров.

Стереоблоксополимеры этилена и пропилена, называемые полиалломерами, имеют такую же высокую степень кристалличности, как и гомополимеры (что отличает их от обычных сополимеров этилена и пропилена). Стереоблоксополимеры этилена с пропиленом обладают ценными свойствами, так как сочетают положительные свойства полиэтилена и изотактическтго полипропилена.

Дата добавления: 2015-07-08