Получаемых цепной полимеризацией

К этой группе пластмасс относятся полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, полистирол и сополимеры хлористого винила и др. Такие пластмассы выпускаются без наполнителя; они термопластичны, обладают хорошими диэлектрическими свойствами, высокой ударной вязкостью (за исключением полистирола), устойчивы к действию многих агрессивных сред, но большинство из них имеет низкую теплоемкость.

В качестве примера рассмотрим получение полиэтилена, который представляет собой насыщенный углеводород парафинового ряда с молекулярной массой от 18000 до 800000 (в зависимости от метода получения). Это роговидный продукт, выпускаемый в виде гранул.

Сырьем для производства полиэтилена служит этилен, получаемый высокотемпературным пиролизом нефтяных фракций или высокотемпературным крекингом пропана и бутана при 800°С в трубчатых печах. Для полимеризации применяют этилен высокой степени чистоты (99,9% С₂Н₄), так как присутствие примесей может привести к обрыву полимерной цепи и снижению массы моля полимера.

В настоящее время полиэтилен получают тремя способами:

- полимеризацией полиэтилена при низком давлении (0,5-0,8 МПа) и температуре 70-80°С в присутствии комплексных катализаторов, состоящего из TiCl₄ и Al(C₂H₅)₃;

- полимеризацией этилена в растворителе при 130°С и среднем давлении 3,5-4,0 МПа в присутствии окислов металлов переменной валентности (окислов хрома, ванадия и др.);

- полимеризацией этилена при высоком давлении (130-250 МПа) и температуре 200-270°С в присутствии кислорода (0,005-0,008% в смеси).

На рис.6.28 приведена схема установки для получения полиэтилена высокого давления. Свежий этилен высокой степени частоты из газгольдера под давлением 0,8-1,1 МПа поступает в смеситель (на схеме не показан) для смешения с кислородом и возвратным этиленом, после чего подается в систему компрессоров 1, где сжимается. Сначала до 25 МПа, а затем (после очистки от масла) до 150 МПа. Причем чем выше давление, тем выше скорость полимеризации. Пройдя систему очистки и маслоотделитель 2, этилен поступает в реактор 3 трубчатого типа на полимеризацию. Реактор является аппаратом идеального вытеснения. Он состоит из наклонно расположенных труб диаметром до 25 мм и общей длиной до 300 м и имеет три зоны: зону подогревания этилена до 200°С; зону полимеризации, где температура поддерживается в пределах 200-225°С, и зону охлаждения реакционной массы (110-125°С). Из реактора 3 образующийся полиэтилен вместе с этиленом, не вступившим в реакцию, через систему редукторов (на схеме не показано) проходит сепаратор 4 и поступает в приемник 5, где после снижения давления происходит разделение этилена и полиэтилена. Этилен, пройдя ловушку 6 и после промывки снова возвращается на полимеризацию. Из приемника 5 расплавленный полиэтилен направляется на стабилизацию, окрашивание (если необходимо) и грануляцию. В качестве стабилизатора применяется смесь, состоящая из фенил-нафтиламина и дифенил-фенилидендиамина.

Рис 6.28. Схема установки для получения полиэтилена высокого давления: 1 – компрессор, 2 – маслоотделитель; 3 – реактор; 4 – сепаратор; 5 – приемник; 6 – ловушка.

Гранулирование осуществляют несколькими методами и, в частности, продавливанием смеси полиэтилена и стабилизатора через фильеру гранулятора. Выходящие жгуты разрезаются вращающимся ножом на гранулы размером 2-3,5 мм. Готовый полиэтилен упаковывают в мешки и поставляют потребителю.

Степень конверсии этилена за один проход составляет 8-12%, а при неоднократной циркуляции газа достигает 95-97%.

Пластические массы на основе полимеров,