Mase plastice pe bază de polietilenă

Mase plastice pe baza de polietilena

Polimerul etilenei – polietilena, este o hidrocarbura parafinica macro-moleculara , cu structura in special normala, liniara. In ceea ce priveste structura catenei, , polietilena este cel mai simplu polimer, iar derivatii ei pot apartine diferitelor clase de polimeri. Astfel, aproape toti polimerii pe baza de compusi monovinilici pot fi considerati ca derivati ai polietilenei, in care unul sau mai multi atomi de hidrogen sunt substituiti prin alti atomi sau prin grupe.

Polietilena este o masa plastica relativ noua; ea a fost sintetizata in anul 1939 si a inceput sa fie utilizata in tehnica de-abia in timpul celui de-al doilea razboi mondial. Substanta initiala pentru obtinerea polietilenei este etilena, un gaz cu un punct de topire , cu punct de fierbere si cu greutate specifica 0,570 (la punctul de fierbere). Etilena este o materie prima ieftina si accesibila, care se obtine in special la piroliza si la cracarea fractiunilor petroliere.

Alaturi de acetilena, etilena se utilizeaza pe scara larga pentru obtinerea unei serii de monomeri dintre cei mai importanti (clorura de vinil, stiren, clorura de viniliden, esteri acrilici etc.). desi materia prima este realtiv accesibila si ieftina, la obtinerea directa din acetilena a produsilor macromoleculari s-au intampinat dificultati mari. Acestea se explica in special prin marea inertie pe care o are etilena la desfacerea dublei ei legaturi. Structura simetrica si lipsa grupelor polare in compusii monovinilici determina tendinta lor redusa de polimerizare.

Obtinerea polietilenei

Polimerii etilenei au fost obtinuti pentru prima oara inca in anul 1884 de savantul rus G.G.Gustavson, prin polimerizarea etilenei in prezenta bromurii de aluminiu. Hidrocarburi parafinice asemanatoare, in special cu greutati moleculare mici, au fost obtinute ulterior prin reactia lui E.I.Orlov de hidrogenare catalitica a oxidului de carbon, cum si printr-o serie de alte reactii.

In prezent, din etilena se pot obtine produsi cu diferite greutati moleculare si cu diferite consistente (de la benzine si uleiuri de uns pana la hidrocarburi parafinice solide); formarea acestor produsi depinde de procesele utilizate, care determina polimerizarea in trepte sau prin reactii inlantuite. Aceste procese depind la randul lor de conditiile de polimerizare, de natura catalizatorului (initiatorului), de presiune si de temperatura.

Pentru a dirija reactia in sensul obtinerii produsilor macromoleculari solizi (polietilene tehnice), adica in sensul reactiei de polimerizare prin reactii inlantuite, trebuie sa se utilizeze presiuni inalte si sa se efectueze reactia in prezenta initiatorilor (oxigen, peroxid de benzoil etc.).

In numeroase reactii de polimerizare, se observa ca folosirea presiunii inalte determina accelerarea proceselor de polimerizare si obtinerea unor produsi cu grad de polimerizare mai mare. Influenta presiunii inalte este deosebit de pronuntata in cazul polimerizarii etilenei. La presiuni normale si in prezenta catalizatorilor, etilena se polimerizeaza pana la hidrocarburi lichide. Astfel, la polimerizarea etilenei in prezenta cobaltului pe suport de carbune activat, la temperatura de , se formeaza in special butilena. La temperaturi mai inalte ( ) si in prezenta catalizatorilor, se formeaza hidrocarburi lichide cu greutatea moleculara pana la 200. Prin ridicarea 30-50 at, in cazul folosirii catalizatorilor de tipul clorurii de aluminiu sau al fluorurii de bor se obtin polimeri cu greutate moleculara pana la 1.000, care pot fi utilizati ca uleiuri de uns de calitate superioara. Folosirea de presiuni pana la 300 at. permite obtinerea unor produsi asemanatori cu parafina, cu greutate moleculara 2.000-3.000. Totusi, caracterul reactiei de polimerizare se modifica intr-o masura pronuntata de-abia la presiuni de ordinul 1.200-2.500 at. Reactia se desfasoara in acest caz dupa mecanismul reactiilor inlantuite, cu viteza mare si se obtine un produs rigid, cu grad mare de polimerizare, avand mare importanta tehnica (polietilena).

Polietilena electrica poate fi de doua tipuri: cu grad de polimerizare relativ mic (greutate moleculara 2.000-3.000) si cu grad mare de polimerizare (15.000-35.000).

Polietilena cu grad de polimerizare redus, cunoscuta in Germania sub denumirea lupolen N, se obtine prin polimerizarea etilenei in autoclave, la presiuni de 200-300 at. Polimerizarea se face intr-un solvent (metanol); ca initiator se utilizeaza peroxid de benzoil. Inainte de inceperea polimerizarii, se evacueaza complet aerul din aparatura (oxigenul atmosferic). Polimerul obtinut este insolubil in metanol si se depune pe masura ce se formeaza.