Polietylen
| |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
| Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||
| Monomery |
CH2=CH2 | ||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Struktura meru |
-[CH2CH2]- | ||||||||||||||||||||
| Identyfikacja | |||||||||||||||||||||
| Numer CAS | |||||||||||||||||||||
| PubChem | |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
| Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego(25 °C, 1000 hPa) | |||||||||||||||||||||
Polietylen–polimeretenu.Symbol przemysłowy: PE.
Właściwości[edytuj|edytuj kod]
Polietylen LD jest giętki, woskowaty, przezroczysty, termoplastyczny. Traci elastyczność pod wpływem światła słonecznego iwilgoci[potrzebny przypis].Synteza polietylenu jest przykładem polimeryzacjirodnikowejw przypadku LDPE i koordynacyjnej w przypadku HDPE i LLDPE[potrzebny przypis].
Folie z PE charakteryzują się małą przenikalnością dla pary wodnej, łatwo przepuszczają pary substancji organicznych, nie są odporne nawęglowodoryi ich chloropochodne. Są odporne na działanie roztworów kwasów, zasad i soli oraz niską temperaturę[2].
Zastosowanie[edytuj|edytuj kod]
Używany do wyrobu:folii(worki, torby), rur, pojemników (butelki,kanistry), zbiorników, opakowań,zakrętekdo butelekPET,nart, żagli, markerów, zmywaczy do paznokci oraz toników. Wwędkarstwie,żeglarstwieorazwspinaczceczęsto stosowane są żyłki polietylenowe lublinyplecione z włókien polietylenowych[3].
Systematyka[edytuj|edytuj kod]
Właściwości zależą od warunków przeprowadzenia reakcji (ciśnienia, temperatury, katalizatora). Wyróżnia się m.in.[potrzebny przypis]:
- UHMWPE(ultra-high-molecular-weight polyethylene) – polietylen o ultrawysokiej masie cząsteczkowej[4]4MDa.Włókna z tego materiału są stosowane m.in. do produkcjikamizelek kuloodpornychoraztaśmirepówwe wspinaczce oraz żeglarstwie. Sprzedawany m.in. pod nazwami handlowymispectraidyneema.
- HDPE(high density PE,PE-HD) – Polietylen o wysokiej gęstości. Otrzymywany przez polimeryzację niskociśnieniową. Jest twardszy w porównaniu z PE-LD, ma wyższą wytrzymałość mechaniczną, wyższą temperaturę topnienia (125 °C), wyższą barierowość w stosunku do gazów i wyższą odporność chemiczną, wykazuje większą kruchość w niższych temperaturach, jest mniej przezroczysty (mlecznobiały). Najpopularniejsze handlowe odmiany PE-HD to PE 80 i PE 100. Gęstość – 0,94–0,96 g/cm³.
- MDPE(medium density PE) – o średniej gęstości. Gęstość – 0,926–0,940 g/cm³.
- LDPE(low density PE,PE-LD) – Polietylen niskiej gęstości – Jest przezroczysty, giętki i miękki, zachowuje elastyczność w niskiej temperaturze (nawet do –60 °C), bezwonny, całkowicie obojętny fizjologicznie, przepuszczalny dla gazów (tlenu idwutlenku węgla) i substancji aromatycznych (zapachów), natomiast mało przepuszczalny dla pary wodnej, podatny na zgrzewanie, mało odporny na wyższe temperatury. Gęstość – 0,915–0,935 g/cm³.
- LLDPE(linear low density PE) – niskociśnieniowy liniowy PE o niskiej gęstości (krótkie, nierozgałęzione łańcuchy powstają w wynikukopolimeryzacjietenu zalkenamio dłuższych łańcuchach). Gęstość – 0,915–0,935 g/cm³.
- PEX(cross-linked PE) –polietylen sieciowany,łańcuchy PE połączone poprzecznie, np. przezsilany.Stosowany do produkcji rur i izolacji.Nie jest odwracalnie termoplastyczny.
Recykling[edytuj|edytuj kod]
Do celów związanych zrecyklingiemstosuje się osobne oznaczania dla HDPE (nr 2) i LDPE (nr 4)[5]:
- Symbole recylingu polietylenu
-
-
Historia[edytuj|edytuj kod]
Polietylen po raz pierwszy zsyntetyzował niemiecki chemikHans von Pechmann,który uzyskał go przypadkowo w 1898 zdiazometanu[6].Gdy jego współpracownicy,Eugen BambergeriFriedrich Tschimer,zbadali białą, woskowatą substancję którą otrzymał, odkryli że składa się ona z wielu grup−CH
2−i nazwali ją polimetylen[potrzebny przypis].
Pierwsza możliwa do przeprowadzenia na dużą skalę synteza polietylenu została odkryta przezErica FawcettaiReginalda GibsonawICI Chemicalsw 1933. Podczas działania skrajnie wysokim (kilkaset atmosfer) ciśnieniem na mieszaninę etenu ibenzaldehyduotrzymali białą, woskowatą substancję. Ponieważ reakcja była inicjowana przez ślady tlenu w aparaturze, była trudna do powtórzenia. Udało się to w 1935, kiedy kolejny chemik zICI,Michaela Perrinodkrył ten przypadkowy wpływ. Wysokociśnieniowa metoda syntezy polietylenu stała się podstawą przemysłowej produkcji LDPE rozpoczętej w 1939[potrzebny przypis].
Kamieniami milowymi w późniejszej syntezie polietylenu stały siękatalizatory,które pozwalają na polimeryzację etylenu w łagodniejszych przedziałach temperatury i ciśnienia. Pierwszym z nich byłtlenek chromu(VI),którego właściwości odkryli w 1951Robert BanksiJohn Hoganw Phillips Petroleum. Katalizator ten umożliwiał syntezę w temperaturze 150 °C przy ciśnieniu 30 atm[potrzebny przypis].
W 1953 niemiecki chemikKarl Zieglerrozwinął proces oparty na chlorkachtytanu,zwłaszcza chlorku tytanu(IV) TiCl4imetaloorganicznychzwiązkach glinu, takich jaktrietyloglin(Al(C
2H
5)
3). Pozwalał on na syntezę w jeszcze łagodniejszych (60 °C, 1 atm) warunkach niż proces Phillipsa. Proces Phillipsa jest jednak tańszy i łatwiejszy do opanowania, dlatego obie metody pozostają w praktyce przemysłowej do dziś[potrzebny przypis].
Przed końcem lat 50. obu metod – Phillipsa iZiegleraużywano do produkcji HDPE. Początkowo Phillips miał problemy z otrzymywaniem HDPE stałej jakości i magazyny wypełniały się wybrakowanym polietylenem. Katastrofa finansowa została powstrzymana w 1957, gdyhula-hoop,zabawka składająca się z kolistej, polietylenowej rurki, stała się modna wśród nastolatków w całych Stanach Zjednoczonych[potrzebny przypis].
Trzeci typ procesu katalitycznego, oparty nametalocenach(związkach sandwiczowych lub kanapkowych, jakferrocen) został odkryty w 1976 wNiemczechprzezWaltera Kaminsy’egoiHansjörga Sinna.Dowiedziono, że procesy Zieglera i metalocenowy są bardzo elastyczne przy kopolimeryzacji etylenu z innymialkenami.Stały się one bazą dla żywic etylenowych różnego rodzaju, w tym VLDPE, LLDPE i MDPE[potrzebny przypis].
Do niedawna metaloceny były najbardziej aktywnymi katalizatorami polimeryzacji etylenu. Dużo wysiłku wkłada się w tzw. katalizatory postmetalocenowe, które mogą pozwolić na większą ingerencję w strukturę polietylenu niż metaloceny. Ostatnio prace korporacji Fujita i Mitsui pokazały, że iminofenolowe kompleksy metali grupy 4 wykazują wyższą aktywność niż metaloceny[potrzebny przypis].
Zobacz też[edytuj|edytuj kod]
Przypisy[edytuj|edytuj kod]
- ↑Richard G.Jonesi inni red.,Compendium of Polymer Terminology and Nomenclature. IUPAC Recommendations 2008,RSC Publishing, 2009, s. 260,DOI:10.1039/9781847559425,ISBN978-0-85404-491-7(ang.).
- ↑PE, polietylen[online], Plastechopedia[dostęp 2019-10-02].
- ↑PE-HD - Polietylen, Wysokiej Gęstości [PE-HD] - Baza Tworzyw - Wiedzopedia – Tworzywa Sztuczne – Vortal TWORZYWA.PL[online], www.tworzywa.pl[dostęp 2020-08-10].
- ↑J. Łaskowiec, R. Michalik:Zagadnienia teoretyczne i aplikacyjne w implantach.Gliwice: Wyd. Pol. Śl., 2002.
- ↑Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 3 września 2014 r. w sprawie wzorów oznakowania opakowań (Dz.U. z 2014 r. poz. 1298).
- ↑Hans vonPechmann,Ueber Diazomethan und Nitrosoacylamine,„Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft zu Berlin”, 31, 1898, s. 2640–2646,DOI:10.1002/cber.18980310314[dostęp 2019-10-26],Cytat:Erwähnt sei noch, dass aus einer ätherischen Diazomethanlösung sich beim Stehen manchmal minimale Quantitäten eines weissen, flockigen, aus Chloroform krystallisirenden Körpers abscheiden; Gegenwart von Platin, Natrium u. dgl. entsteht mehr davon, aber immer noch so wenig dass die Untersuchung bisher verschoben wurde.(„Należy też wspomnieć, że z pozostawionego eterowego roztworu diazometanu wytrącają się czasem minimalne ilości białej, łuszczącej się substancji, którą można wykrystalizować z chloroformu; w obecności platyny, sodu itp. jej ilość jest większa, jednak nadal na tyle mała, że badania zostały odłożone.”; s. 2643).