Polyethylen

Created by Petra Šmídová

#chemie, #prezentace

HDPE

Nejtvrdší a nejméně ohebný mezi různými typy polyethylenů. Má lepší pevnost v tahu oproti jiným formám polyethylenu. Hustota je 0.941-0.965 g/cm³. 

HDPE

Při pokojové teplotě je nad 90% krystalických a zbytek je amorfní (pevná látka bez pravidelné krystalické struktury). Taje mezi 125° - 135°C, viskozita je daná molekulovou hmotností. Hustota na bodě tání klesá na 0,80 g/cm³.

1. Chemická odolnost
   • Výborná odolnost vůči většině rozpouštědel
   • Výborná odolnost vůči alkoholům, ředidlům kyselinám a zásadám
   • Dobrá odolnost vůči olejům a tukům
   • Špatná odolnost vůči alifatickým, aromatickým a halogenovaným uhlovodíkům
2. Stabilní při teplotách od -50°C do +60°C
3. Dobrá odolnost vůči nízkým teplotám
4. Není odolný vůči praskání a UV záření

LDPE

Má hustotu 0.910-0.925 g/cm³.

Fyzikální vlastnosti

Nejdůležitějšími fyzikálními vlastnostmi jsou odolnost vůči ohybu a nárazu. Výborně izoluje el. proud.

LDPE

Při pokojové teplotě je 50-60% krystalických a zbytek je amorfní (pevná látka bez pravidelné krystalické struktury). Má dlouhé a krátké postranní řetězce.

1. Taje mezi 105°C a 115°C
2. Chemickáodolnost
   • Dobrá odolnost vůči alkoholům, ředidlům, kyselinám a zásadám
   • Špatná odolnost vůči alifatickým, aromatickým a halogenovaným uhlovodíkům, minerálním olejům a oxidačním činidlům
3. Dlouhodobě odolný vůči teplotám do 80°C a krátkodobě až 95°C
4. Dobrá odolnost vůči nárazům při nízkých teplotách
5. Průsvitný v tenkých fóliích
6. Není odolný vůči praskání a UV záření

LLDPE

Má hustotu 0.91-0.94 g/cm³. Nejpevnější vůči bodovému průrazu.

LLDPE

Při pokojové teplotě je 35-60% semikrystalických a zbytek je amorfní (pevná látka bez pravidelné krystalické struktury). Rezistentní vůči oxidaci a UV záření. Má mnoho krátkých postranních řetězců. (Oproti LDPE jich je víc, ale jsou kratší.). Jednotlivé krátké větve se vůči sobě mohou pohybovat aniž by se do sebe zamotaly.

• Velice pružný a má vysokou odolnost vůči nárazu
• Průhledný s mléčným zabarvením
• Dobrá chemická odolnost
• Dobrá odolnost vůči praskání

Vlastnosti

Chemické vlastnosti

Jde o termoplast, dá se tedy za horka tvarovat. Polyethylen odolává většině chemikálií a rozpouštědel. Jen některé sloučeniny jako Dekahydronaftalen nebo některé aromatické či halogenované uhlovodíky jsou schopné polyethylen rozpouštět a to ještě za vysokých teplot. Chemické rozložení polymerní struktury polyethylenu může nastat pouze za použití silného oxidačního činidla jako jsou Oleum nebo červená dýmavá kyselina dusičná. Vyniká nízkou absorbcí vody.

Zpracování

Polyethylen se dá tavit a svářet. Existují dvě základní metody zpracování. Obě za horka. Extruze a vstřikování. V prvním případě plast pod vysokým tlakem vytlačujeme a vytváříme tak kontinuální profil jako trubky nebo desky. Vstřikování pak používá formy. (Podoblé procesy se používají i v kovozpracovatelském průmyslu.)

HDPE

Vyrábí se za nízkých teplot a nízkého tlaku ze zemního plynu za pomoci Ziegler-Nattanova katalyzátoru jedno nebo více stupňovou polymerizací. Není to jediná metoda, dá se také použít starší Phillipsův katalyzátor nebo katalyzátor na základě chromu.

LDPE

Vyrábí se radikálovou polymerizací za pomoci tubulární metody nebo s použítím autoklávu při vysokém tlaku.

Výroba

Polyethylen se vyrábí pomocí adice nebo radikálové polymerace (typy polymerace) ethylenu (olefinu - sumárním vzorcem C₂H₄). Při polymeraci se používají Ziegler-Nattův nebo metallocenový katalizátor.

LLDPE

Vyrábí se polymerizací směsy ethylenu (ethen) s 1-buten a malým množstvím 1-hexenu a 1-octen, pomocí Ziegler-Nattova katalyzátoru nebo metallocenovým katalizátorem.

Využití

Polyethylen může být vyráběn ve formě měkkých a flexibilních i pevných, tvrdých a odolných výrobků. Mimo jiné může být také součástí každodenních předmětů, obalů, potrubí a hraček. Polyethylenové výrobky stále nahrazují tradiční materiály jako např. papír nebo kovy.

Polyethylen

Polyethylen je celosvětově nejvíce rozšířený vyráběný polymer. 

Polymerizace

Na obrázku je naznačen proces polymerizace ethenu.

Dopady na životní prostředí

Nemají prakticky žádné chemické dopady na životní prostředí až na to, že jsou velice málo reaktivní a proto se nerozpadají jinak než mechanickým opotřebováním. (Nebo dlouhodobým působením UV záření v rámci mnoha let.)

Objev

Polyethylen byl objeven poprvé v roce 1898 německým chemikem Hansem von Pechmannem a to sice náhodou při zkoumání diazomethanu. Tato metoda však nemá žádné praktické využití protože diazomethan je notoricky nestabilní a jedovatý, 

První průmyslová syntéza byla znovu náhodou objevena v roce 1933 Erikem Fawcettem a Reginaldem Gibsonem v Anglii. Při extrémním tlaku (ca. 1400 bar) dokázali vyrobit polyethylen ze směsi ethylenu a benzaldehydu. Reakce byla započata stopami kyslíku, pročež byla špatně reprodukovatelná a až v roce 1939 z ní chemik Michael Willcox Perrin udělal reprodukovatelnou vysokotlakou syntézu, která byla a do dnes je platným základem produkce LDPE.

Polymery

Jedná se o látku složenou z makromolekul. Makromolekuly jsou mezi sebou přitahovány Wan der Waalsovými silami nebo jsou sesíťované a tvoří tak síť.

Makromolekula

Jedná se o molekulu složenou typicky z tisíců či více atomů. Makromolekuly vznikají procesem polymerizace, což je chemická reakce, při které vzniká z malých molekul (monomerů) opakujícím se procesem "jedna velká".

Zdroje

Video na téma polymerů https://www.youtube.com/watch?v=cir_bVysyX0

Projekt Petroleum - Světová rada pro ropu http://www.petroleum.cz/vyrobky/polyethylen.aspx

TerracastProducts - Plastykářská firma https://www.terracastproducts.com/differences-lldpe-ldpe-hdpe/

Polieco - Výrobce plastového potrubí https://www.polieco.com/en/cavidotti/proprieta_fisiche__meccaniche/

SpecialChem - platforma pro výběr materiálů a chemikálií https://omnexus.specialchem.com/selection-guide/polyethylene-plastic

Wikipedie https://cs.qwe.wiki/wiki/Ziegler%E2%80%93Natta_catalyst