Polietylen

Polietylen (-CH2-CH2-)n - jeden z najtańszych i najpospolitszych termoplastów. Stały, o charakterystycznym parafinowym połysku i dotyku. Gęstość 0,91-0,96 g/cm3. Zakres temperatur stosowania (zależnie od gatunków) - 120 do +120oC, wytrzymałość na rozciąganie Rm od 100 do 320 kG/cm2, wydłużenie przy zerwaniu A od 20 do 1000%, twardość wg Shore’a 40-70. Bardzo dobre własności dielektryczne: opór właściwy (rezystywność) ϱ> 1016 Ω∙cm, współczynnik strat dielektrycznych tg δ = 10-4, wytrzymałość elektryczna 50-70kV/mm. W temperaturze <60oC odporny na działanie większości rozpuszczalników, utleniaczy, zasad, kwasów (również HF) i roztworów soli. Atakowany przez stężony HNO3, H2SO4, mieszankę chromową i nitrującą. W temperaturze >70oC pęcznieje i rozpuszcza się w tetralinie, dekalinie i ksylenie. Pęcznieje w węglowodorach aromatycznych i chlorowanych [J. Zienkowicz 1969, s. 489-490].

Polietylenu nie rozpuszcza para wodna. Absorbuje on tłuszcze, węglowodory, aminy, etery, ketony i inne ciekłe związki organiczne. Jest nieodporny na zimno i podatny na pękanie w wyniku działania sił naprężąjących. Niestabilizowany polietylen należy do tworzyw sztucznych o małej odporności na zmienne warunki pogodowe, głównie na promieniowanie słoneczne. Dodatek antyutleniaczy do polietylenu skutecznie zapobiega utlenianiu temperaturowemu, ale jest mało skuteczny w przypadku fotoutleniania. Najskuteczniejszym stabilizatorem polietylenu są sadze. Sposób przygotowania polietylenu wpływa na strukturę, masę cząsteczkową i właściwości. Zasadnicza różnica pomiędzy wszystkimi rodzajami polietylenu polega na liczbie rozgałęzień w łańcuchu, które z kolei wpływają na udział fazy krystalicznej i gęstość [M. Jabłoński, E. Ruzińska 2009, s. 85].

Polietylen jest jednym z najprostszych tworzyw sztucznych, a równocześnie jednym z najnowszych, bo odkrytych dopiero w 1933 roku. Obecnie jest powszechnie znany i ceniony ze uwagi na właściwości użytkowe, a zakres jego stosowania jest bardzo szeroki. Podstawowym surowcem do syntezy polietylenu jest etylen, pierwszy, najniższy człon szeregu węglowodorów olefinowych - otrzymywany różnymi sposobami, a mianowicie: z pirolizy propanu i etanu przez uwodornienie acetylenu, z gazów koksowniczych, a także jako produkt przemysłu petrochemicznego z procesów krakingu ropy naftowej i różnych jej frakcji. Przez polimeryzację etylenu pod ciśnieniem 1000-3000 atmosfer i temperaturze 100-300oC oraz przy użyciu różnych katalizatorów otrzymuje się polietylen w postaci masy lub proszku.(...) Pod względem budowy strukturalnej polietylen jest tworzywem częściowo krystalicznym, a częściowo bezpostaciowym [T. Gołębiowski 1972, s. 51-52].

Poli (etylen) jest jednym z najbardziej znanych i najszerzej stosowanych polimerów na świecie. Otrzymano go w 1937 r. w Anglii, stosując bardzo wysokie ciśnienie (powyżej 100 MPa) i wysoką temperaturę (ok. 473 K, 200oC), i nazwano poli (etylenem) wysokociśnieniowym lub o małej gęstości. Po wprowdzeniu w latach pięćdziesiątych katalizatorów Zieglera-Natty stało się możliwe zdecydowane złagodzenie warunków polimeryzacji (ciśnienie ok. 0,1 MPa, temperatura 353 K, 80oC). Metoda ta jest tańsza i prostsza od poprzedniej. Otrzymano w ten sposób polietylen niskociśnieniowy o dużej gęstości. Ponadto otrzymuje się z polietylen o dużej gęstości, ale właściwościach odmiennych od poprzedniego, stosując metodę średniociśnieniową (ciśnienie ok. 4MPa, temperatura ok. 423 K, 150oC) wobec katalitycznie działających tlenków metali przejściowych. (...) Wszystkie typy polietylenu mają znakomite właściwości dielektryczne, ale łatwo się brudzą i dlatego wymagają przy produkcji dodatków antystatycznych. (...) Polietylen należy do tych nielicznych polimerów, które wykazują pewną elastyczność bez dodatku zmiękczaczy [M. Dziewońska 1995, s. 74-75].

Plastyczność polietylenu gwałtownie zmniejsza się ze wzrostem jego masy cząsteczkowej. W temp. pokojowej polietylen jest ciałem sztywnym, w przeciwieństwie do poliizobutylenów. Polietylen, jako doskonały materiał izolacyjny, oraz jego mieszaniny z poliizobutylenem są szeroko stosowane do produkcji kabli i przewodów [N.S. Klimov, F.F. Koszelew, A.E. Korniew 1972, s. 158].

TL;DR

Polietylen to jeden z najtańszych i najpospolitszych termoplastów o różnych właściwościach. Jest wykorzystywany w wielu dziedzinach, między innymi do produkcji opakowań, kabli, przewodów, artykułów gospodarstwa domowego, zabawek, a także w medycynie i kosmetyce. Istnieją różne rodzaje polietylenu, różniące się strukturą i gęstością. Polietylen jest tworzywem częściowo krystalicznym i częściowo bezpostaciowym.

Zastosowanie

Polietylen, zwłaszcza PE-LD (miękki), stosowany przede wszystkim w formie folii, do wyrobu opakowań (folie termokurczliwe, worki, torby), do pokrywania magazynów, obiektów rolniczych i ogrodniczych, także do wyrobu butelek, kanistrów na wodę, beczek. Ma tę cenną zaletę, że może być stosowany do produkcji opakowań artykułów żywnościowych, ale nie zawierających tłuszczu, ponieważ wchłania zapachy. Służy także do wyrobu artykułów gospodarstwa domowego (wiadra, miski), galanterii, zabawek, sztucznych kwiatów oraz do celów medycznych (strzykawki, węże), farmaceutycznych i kosmetycznych (opakowania). Wymienia się ok. 40 różnych zastosowań PE-HD np. folie, pojemniki na chemikalia, detergenty, towary przechowywane w chłodniach składowych, kształtki dla przemysłu elektrotechnicznego, agrotechniki: rury do transportu gazu ziemnego, wody pitnej, ścieków (niewrażliwe na zamarzanie w nich wody, na korozję); włókna wyłącznie do celów technicznych [M. Dziewońska 1995, s. 75-76].

Polietylen — artykuły polecane

Polipropylen — Flotacja — Celuloid — Polistyren — Barwniki spożywcze — Poliwęglany — Klarowność — Poli (metakrylan metylu) — Galwanizacja — Oscylator stochastyczny

Bibliografia

• Dziewońska M. (1995), Związki wielkocząsteczkowe – polimery, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Krakowie, Kraków
• Gołębiowski T. (1972), Artykuły gospodarstwa domowego z tworzyw sztucznych, Zakład Wydawnictw CRS, Warszawa
• Jabłoński M., Rużińska E., Świetliczny M. (2009), Polimery Syntetyczne i Materiały Malarsko-Lakiernicze w Przemyśle Drzewnym, Wydawnictwo SGGW, Warszawa
• Klimov N., Koszelew F., Korniew A. (1972), Ogólna technologia gumy, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa
• Zienkowicz J. i in. (red.) (1979), Encyklopedia technik. Materiałoznawstwo, Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, Warszawa

Autor: Trygar Dorota