Введение
Полиэтилен – наиболее широко употребляемый в индустрии и быту полимер, получаемый методом полимеризации Этилена. С типичным полиэтиленом ассоциируется множество предметов обихода. Основными достоинствами полиэтилену является его дешевизна и стойкие химические и физические свойства. Он не дорог в производстве, нетоксичен, физиологически инертен, легко обрабатывается, водонепроницаем, имеет высокую химическую стойкость, практически не корродирует, обладает приемлемой механической и отличной диэлектрической прочностью и т.д. Неудивительно, что полиэтилен занимает первое место в мире по объёмам производства среди всех органических веществ!
В зависимости от способа производства полиэтилен подразделяется на полиэтилен низкой плотности (высокого давления) (LDPE,ПВД), средней плотности (среднего давления) (MDPE, ПСП) и высокой плотности (низкого давления) (HDPE,ПНД). С повышением плотности и молекулярного веса полиэтилена возрастает его стойкость к химическим воздействиям. Это обусловило широкое использование ПНД для изготовления водопроводных и канализационных труб, кабельных лотков и т.п.
Ведь современные тепловые и водопроводные являются ахиллесовой пятой в отечественных системах тепловодоснабжения, из-за своей изношенности и низкого качества эксплуатации. Стоит отметить, что прежние технические решения себя исчерпали и требуются новые, передовые технологии. Пластиковые трубопроводы, пришли на смену стальным, и прекрасно зарекомендовали себя во многих странах ЕС и США.
Нет сомнений, что для внедрения этой технологии требуется понимание специфических проблем, связанных именно с применением пластика в условиях высокого давления и повышенных температур. Так, известно, что применение обычного полиэтилена в качестве материала для труб возможно лишь для холодного водоснабжения, но никак не для теплоснабжения из-за низкой долговременной прочности полиэтилена. Альтернативой обычному полиэтилену может служить такой материал как “сшитый” полиэтилен, обладающий прочностными свойствами, позволяющими его применение в производстве труб для теплоснабжения.
Трубы из полиэтилена низкого и среднего давления могут работать при температуре не выше 70°С (кратковременно 85°С).
Целью данной курсовой работы является:
· Рассмотреть и провести анализ соответствующей научно-технической литературы, и обрести навыков работы с ней;
· Изучить основные материально-технические процессы технологии производства полиэтилена высокой плотности;
· Исследовать основные материально-технических процессы технологии производства пeроксиднoсшитoго полиэтилена;
· Ознакомиться с физическими и химическими свойствами пероксидносшитого полиэтилена и полиэтилена высокой плотности;
Раздел 1. Полиэтилен высокой плотности: основные физико-химические свойства
Полиэтилен – термопластичный полимер, являющийся продуктом полимеризации этилена и представляющий собой полупрозрачный, химически инертный, малопластичный материал с высокими электроизоляционными свойствами
Полиэтилен – полимер, получаемый полимеризацией этилена:
Радикальную полимеризацию этилена проводят при высоком давлении (120-150МПа) и при 300-350 С. В качестве инициатора радикальной реакции используют кислород. Таким способом получают полиэтилен высокого давления (ПЭНП) или в отечественной номенклатуре (ПЭВД) со степенью полимеризации примерно 50000. Полученный полимер имеет разветвленную структуру и низкую плотность. Плотность 910-935 
. Выпускают стабилизированным и в виде гранул.
Если полимеризация провидится путем пропускания этилена через инертный растворитель, содержащий суспензию катализатора – 
и 
, то процесс протекает при температуре 60 С и под давлением порядка 500кПа. В этих условиях получают полиэтилен строго линейной структуры со степенью полимеризации до 300 000. Полученный полимер полиэтилен низкого давления (ПЭВП) или отечественная номенклатура (ПЭНД) обладает большой плотностью, большой прозрачностью и растяжимостью. [8]
Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) синтезируется с использованием катализатора Циглера-Натта (комбинация триэтилалюминия и производных титана).
Для ПЭВП характерно линейное строение, боковые цепи образуются, но они коротки и rоличество их невелико. Пленки на основе ПЭВП более жестки, менее воскообразны на ощупь, имеют большую плотность (0,96
) по сравнению с пленками на основе ПЭНП. Прочность при растяжении и сжатии выше, чем у ПЭНП, а сопротивление раздору и удару ниже.
Благодаря более плотной упаковке макромолекул проницаемость ПЭВП ниже, чему ПЭНП примерно в 5-6 раз. По водопроницаемости ПЭВП уступает только пленкам на основе сополимеров винилхлорида и винилиденхлорида. По химической стойкости ПЭВП также превосходит ПЭНП (особенно по стойкости к маслам и жирам).
Строения молекул у полиэтиленов в зависимости от типа плотности отличаются друг от друга.
Температура размягчения ПЭВП (121 °С) выше, чем у ПЭНП, поэтому он выдерживает стерилизацию паром. Морозостойкость примерно такая же, как у ПЭНП.
Прочность при растяжении и сжатии выше, чем у ПЭНП, а сопротивление удару и раздиранию ниже. Из-за линейной структуры молекулы ПЭВП стремятся ориентироваться в направлении течения, и сопротивление раздиранию в продольном направлении пленок значительно ниже. Различия сопротивлений раздиранию в продольном и поперечном направлениях могут быть увеличены при ориентации, и пленке будут присущи свойства ленточек, работающих на раздирании.
Проницаемость ПЭВП ниже, чем у ПЭНП, примерно в 5-6 раз, и он является прекрасной преградой влаге.
Среди обычных пленок ПЭВП по влагопроницаемости уступает только пленкам на основе сополимеров винилхлорида и винил-иденхлорида.
По химической стойкости ПЭВП также превосходит ПЭНП, особенно по стойкости к маслам и жирам.
С увеличением плотности растворимость в органических растворителях уменьшается, как и проницаемость по отношению к растворителям.
ПЭВП подвержен растрескиванию под действием среды, как и ПЭНП, но этот эффект может быть уменьшен благодаря использованию высокомолекулярных марок ПЭ, у которых этот недостаток отсутствует.
А вот относительно высокой проницаемости полиэтилена, стоит отметить, что для кислорода, двуокиси углерода, ароматических веществ, а также проблемы при контакте с определенными средами (например, растворами смачивающих веществ), феномен так называемого образования трещин вследствие внутренних напряжений, в особенности у HDPE, сужают область его применения. Всевозможные свойства HDPE по сравнению с LDPE обусловлены его высокой плотностью. При одинаковой толщине изделия из HDPE жестче и их поверхность тверже. 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 LDPE. Высокая температура плавления дает возможность изготовления упаковок с более высокой теплостойкостью (кратковременно до 100 °С).
Удачное и редкое сочетание в полиэтилене химической стойкости, механической прочности, морозостойкости, хороших диэлектрических свойств, стойкости к радиоактивным излучениям, чрезвычайно низкие газопроницаемость и влагопоглощение, легкость и безвредность делают полиэтилен незаменимым в целом ряде областей применения.
ПЭНД перерабатывается практически всеми базовыми способами, используемыми при работе с термопластами – экструзия, выдув, литье под давлением, ротоформование.
Проводя сравнительный анализ характеристик ПЭНД и ПЭВД отметим, что ПЭНД, вследствие более высокой плотности, имеет более высокие прочностные показатели: теплостойкость, жесткость и твердость, обладает большей стойкостью к растворителям, чем ПЭВД, но менее морозоустойчив. Несколько хуже, чем у ПЭВД (из-за остатков катализаторов), высокочастотные электрические характеристики, однако это не ограничивает применения ПЭНД в качестве электроизоляционного материала. Кроме того, наличие остатков катализаторов не позволяет использовать ПЭНД в контакте с пищевыми продуктами (требуется отмывка от катализаторов). Благодаря более плотной упаковке макромолекул проницаемость ПЭНД ниже, чем у ПЭВД примерно в 5-6 раз. По химической стойкости ПЭНД также превосходит ПЭВД (особенно по стойкости к маслам и жирам). Но пленки из ПЭВД более проницаемы для газов, а потому непригодны для упаковки продуктов, чувствительных к окислению.
Раздел 2 Пероксидносшитый полиэтилен РЕХ-А
2.1 Понятие сшивки полиэтилена
Для дополнительного улучшения физических свойств полиэтилена и расширения сферы его применения учённые придумали технологию, называемую “сшивкой”. “Сшивкой” полиэтилена называют физический процесс, который видоизменяет внутреннюю молекулярную структуру материала без изменения химического состава вещества. И этим самим улучшает физические свойства материала. Производится это для того, чтобы придать материалу новые, полезные физические свойства, позволяющие существенно расширить сферы его применения.
Говоря сухим научным языком, сшивка полиэтилена – это процесс связки звеньев его молекул в широкоячеистую трехмерную сетку, путём образования поперечных связей. Звучит непонятно? На самом деле всё просто, давайте рассмотрим этот процесс подробнее.
Внимание!
К сожалению, данной работы нет в готовом виде.=(
Но Вы можете посмотреть аналогичную работу ЗДЕСЬ.
Если Вы хотите заказать выполнение учебной работы жмите здесь