Полиэтилен высокого давления
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
Федеральное агентство по образованию
Томский политехнический университет
Химико-технологический факультет
Кафедра ОХТ
Реферат
Полиэтилен высокого давления
Выполнил: студент гр. 5а36
Шишонкова Т.А.
Томск 2006
Содержание.
Введение
. Физико-химические закономерности
.1 Механизм процесса
1.2 Основные кинетические закономерности процесса полимеризации
.3. Влияние основных параметров на процесс полимеризации этилена
. Технологическая схема и её описание
. Экология
Заключение
Список литературы
Введение
Полиэтилен [ -CН2-СН2-]n карбоцепной термопластичный кристаллический полимер белого цвета со степенью кристалличности при температуре 20 С, равной 0,5 - 0,9. При нагревании до температуры, близкой к температуре плавления, он переходит в аморфное состояние. Макромолекулы полиэтилена имеют линейное строение с небольшим количеством боковых ответвлений.
Полиэтилен водостоек, не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами любых солей, карбоновыми, концентрированной соляной и плавиковой кислотами. Он разрушается 50 %-ной азотной кислотой, а также жидкими и газообразными хлором и фтором. Бром и йод через полиэтилен диффундируют.
Полиэтилен не растворяется в органических растворителях при комнатной температуре и ограниченно набухает в них, но при температуре выше 70 С набухает и растворяется в ароматических углеводородах и галогенпроизводных углеводородов. Обладает низкой газо- и паропроницаемостью. Звенья полиэтилена неполярны, и он обладает высокими диэлектрическими свойствами. Практически безвреден. Может эксплуатироваться при температурах от -70 до +60 С.
Полиэтилен получают радикальной полимеризацией этилена при высоком давлении (ПЭВД) и ионной полимеризацией при низком или среднем давлении (ПЭНД). Этилен, применяемый для полимеризации, должен иметь высокую степень чистоты, так как реакции, протекающие по радикальному механизму, очень чувствительны к примесям, обрывающим полимерную цепь. Поэтому на полимеризацию должен поступать этилен 99,9-99,99%-й степени чистоты[1].
Он должен соответствовать следующим требованиям и нормам, указанным в табл. 1.
Таблица 1. Требования к этилену (ТУ 38 10282-75) [2]
Показатели Нормы Методы испытаний марка А марка Б марка В Содержание этилена, % 99,9 99,9 99,9 По п. 3. 2 настоя- (об.), не менее щего ТУ Содержание этана, % 0,09 Метан Метан То же (об.), не более и этан и этан в сум- в сум- ме не ме не более более Содержание метана, % 0,01 0,1 0,13 (об.), не более Содержание пропилена, 0,005 0,005 0,02 , % (об.), не более Содержание ацетилена, 0,001 0,001 0,001 % (об.), не более Содержание бутадиена, 0,001 0,001 0,001 : % (об.), не более Содержание окиси угле- 0,0005 0,0005 0,002 По п. 3. 3 настоя- рода, % (об.), не более щих ТУ Содержание двуокиси 0,002 0,002 0,002 То же углерода, % (об.), не более Содержание кислорода, 0,0001 0,0005 0,001 По п. 3. 4 настоя- % (об.), не более щих ТУ Содержание сернистых 3 3 5 По п. ЗГ5 настоя- соединений в пере- щих ТУ счете на серу, мг/м3, не более Содержание воды, мг/м3, 2 10 15 По п. 3. 6 настоя- не более щих ТУ
В зависимости от способа полимеризации свойства полиэтилена значительно изменяются (табл. 2).
Таблица .2 Свойства полиэтилена [1]
Показатель ПЭВД ПЭНД Относительная молекулярная масса, 30-400 50-800 тыс. единиц Плотность, кг/м3 910-930 950-970 Степень кристалличности 0,50-0,65 0,75-0,85 Температура плавления, С 103-110 124-137 Температура хрупкости, С (-80)-(-120) (-100)-(-150) Теплопроводность, Вт/(м К) 0,33-0,36 0,42-0,52 Относительное удлинение, % 100-800 50-1200 Удельное электрическое 1015 1015 сопротивление, Ом-м
Полиэтилен, получаемый при высоком давлении, характеризуется более низкой температурой плавления и плотностью (полиэтилен низкой плотности - ПЭНП), чем полиэтилен, получаемый ионной полимеризацией. При радикальном механизме полимеризации образуется продукт, содержащий значительное число разветвленных звеньев в цепи, в то время как при ионном механизме полимер имеет линейное строение и высокую степень кристалличности. ПЭНД отличается от ПЭВД лучшими температурными характеристиками и физико-механическими свойствами.
Получение полиэтилена при высоком давлении
Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) (низкой плотности) получают методом радикальной полимеризации при температуре 200 -270 С и давлении 150 - 400 МПа в присутствии инициаторов (кислород, органические пероксиды):
nСН2=СН2 > [-CH2-CH2-]n; ?H = -96 кДж/моль.
При использовании в качестве инициатора кислорода первичным актом инициирования является образование пероксида или гидропероксида этилена:
СН2-СН2 + 02 > СН2-СН2 или НС=СН2
Неустойчивая пероксидная связь -О-О- под действием тепла подвергается гемолитическому разрыву с образованием би- и монорадикалов: OСН2-СН2О и СH2=СНО. Свободные радикалы инициируют полимеризацию этилена.
Развитие кинетической цепи заключается в последовательном присоединении к свободному радикалу молекулы мономера с образованием растущей цепи с активной концевой группой:
R+ СН2=СН2 > R-CH2-CH2
R-CH2-CH2 + СН2=СН2 > R-CH2-CH2-CH2-CH2
Обрыв цепи происходит за счет рекомбинации:
R-CH2-CH2 + R-CH2-CH2 > R-CH2-CH2-CH2-CH2-R
или диспропорционирования:
R-CH2-CH2 + R-CH2-CH2 > R-CH2-CH3 + R-CH=CH2
Реакция диспропорционирования приводит к образованию мак?/p>