Реферат по дисциплине «Введение в химическую технологию» на тему: Многотоннажные полимеры

Свойства полимеров
Специфические механические свойства:

• 
  Упругость - способность к высокой обратимой деформации при относительно низкой нагрузке (резины);
  
• 
  Низкая хрупкость стекловидных и кристаллических полимеров (пластмассы, органическое стекло).
  
• 
  Способность макромолекул ориентироваться под действием направленного механического поля (используется в производстве волокон и пленок).
  
• 
  Особенности полимерных растворов
  
• 
  Высокая вязкость раствора при низкой концентрации полимера;
  
• 
  Растворение полимера происходит в стадии набухания.
  

Полимеры характеризуются высокой молекулярной массой. В состав макромолекул полимера входят тысячи атомов, соединенных химическими связями с характерной периодичностью повторяющихся структурных единиц. По объёмам производства полимерные материалы можно условно разделить на следующие группы:

• 
  Крупнотоннажные.
  
• 
  Среднетоннажные.
  
• 
  Малотоннажные.
  

Крупнотоннажные полимеры производят в количестве сотен тысяч тонн в год. Сюда относятся пять термопластов: полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, сополимеры стирола. Из реактопластов в эту группу входят феноло- и карбамидоформальдегидные смолы, из эластомеров - бутадиеновый, бутадиен-стирольный и изопреновый каучуки. Наибольшая доля потребления приходится на полиэтилен (порядка 38%), на втором месте — полипропилен (около 26%), на третьем — поливинилхлорид (примерно 18%). На полистирол и акрилонитрилбутадиенстирольные (АБС) пластики приходится около 8% мирового спроса.
Полиэтилен. Полиэтилен занимает первое место в мировом производстве полимеров, синтезируемых методом полимеризации. Одним из методов производства является полимеризация этилена под высоким давлением.
Этилен получают пиролизом предельных углеводородов в печах пиролиза с получением пирогаза.
Производством полиэтилена занимаются все крупные компании нефтехимической промышленности. Главным сырьем, из которого получают полиэтилен, является этилен. Производство осуществляется при низком, среднем и высоком давлениях. Как правило, он выпускается в гранулах, которые имеют диаметр от 2 до 5 миллиметров, иногда в виде порошка. На сегодняшний день известны четыре основных способа производства полиэтилена. В результате, получают:

• 
  полиэтилен высокого давления (ПВД)
  
• 
  полиэтилен низкого давления (ПНД)
  
• 
  полиэтилен среднего давления (ПСД)
  
• 
  линейный полиэтилен высокого давления (ЛПВД)
  

Полиэтилен высокого давления образуется при высоком давлении в результате полимеризации этилена, компримированного до высокого давления, в автоклаве или в трубчатом реакторе. Полимеризация в реакторе осуществляется по радикальному механизму под воздействием кислорода, органических пероксидов, ими являются лаурил, бензоил или их смесей. Этилен смешивают с инициатором, затем нагревают до 700°С и сжимают компрессором до 25 МПа. После этого он поступает в первую часть реактора, в которой его нагревают до 1 800°С, а потом во вторую часть реактора для осуществления полимеризации, которая происходит при температуре в пределах от 190 до 300°С и давлении от 130 до 250 МПа. Всего этилен находится в реакторе не более 100 секунд. Степень его превращения составляет 25%. Она зависит от типа и количества инициатора. Из полученного полиэтилена удаляется тот этилен, который не прореагировал, после чего продукт охлаждают и упаковывают. ПВД производят в виде как неокрашенных, так и окрашенных гранул.
Производство полиэтилена низкого давления осуществляется по трем основным технологиям:

• 
  Полимеризация, происходящая в суспензии
  
• 
  Полимеризация, происходящая в растворе. Таким раствором служит гексан
  
• 
  Газофазная полимеризация
  

Наиболее распространенным способом считается полимеризация в растворе. Полимеризация в растворе осуществляется в температурном промежутке от 160 до 2 500°С и давлении от 3,4 до 5,3 МПа. Контакт с катализатором осуществляется примерно на протяжении 10-15 минут. Выделение полиэтилена из раствора производится удалением растворителя сначала в испарителе, а после этого в сепараторе и в вакуумной камере гранулятора. Гранулированный полиэтилен пропаривается водяным паром. ПНД производится в виде как неокрашенных, так и окрашенных гранул, а иногда и в порошке.
Производство полиэтилена среднего давления осуществляется в результате полимеризации этилена в растворе. Полиэтилен среднего давления получается при температуре примерно 150°С, под давлением не более 4 МПа, в присутствии катализатора. ПСД из раствора выпадает в виде хлопьев. Продукт, полученный вышеописанным образом, отличается средневесовым молекулярным весом не более 400 тысяч, степенью кристалличности не более 90%.
Производство линейного полиэтилена высокого давления осуществляется при помощи химической модификации ПВД. Процесс происходит при температуре 150°С и примерно 3,0-4,0 МПа. Линейный полиэтилен низкой плотности по своей структуре напоминает полиэтилен высокой плотности, однако он отличается более длинными и многочисленными боковыми ответвлениями. Производство линейного полиэтилена выполняется двумя способами: