ПОЛИЭТИЛЕ́Н

ПОЛИЭТИЛЕ́Н (ПЭ), син­те­тич. тер­мо­пла­стич­ный по­ли­мер, про­дукт по­ли­ме­ри­зации эти­ле­на (эте­на); об­щая фор­му­ла [─CH₂─CH₂─]_n; от­но­сит­ся к по­лио­ле­фи­нам. П. так­же на­зы­ва­ют не­ко­то­рые со­по­ли­ме­ры эти­ле­на с др. оле­фи­на­ми.

Впер­вые ра­ди­каль­ная по­ли­ме­ри­за­ция эти­ле­на про­ве­де­на в кон. 19 в. Бы­ли син­те­зи­ро­ва­ны жид­кие низ­ко­мо­ле­ку­ляр­ные П. (НМПЭ) и П. вос­ка (ПВ). Сей­час их про­из­во­дят как тех­но­ло­гич. до­бав­ки. Вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ный П. был син­те­зи­ро­ван в 1932 в Ве­ли­ко­бри­та­нии. Ра­ди­каль­ную по­ли­ме­ри­за­цию эти­ле­на про­во­дят при вы­со­ком дав­ле­нии (150–300 МПа), по­это­му та­кой П. на­зы­ва­ют П. вы­со­ко­го дав­ле­ния (ПЭВД). Мас­са мак­ро­мо­ле­кул П. уве­ли­чи­ва­ет­ся с по­вы­ше­ни­ем дав­ле­ния и со­став­ля­ет 80000–500000. П. яв­ля­ет­ся раз­ветв­лён­ным (до 30 ко­рот­ких и длин­ных от­ветв­ле­ний на 1000 ато­мов уг­ле­ро­да осн. це­пи). Яв­ля­ясь ре­гу­ляр­ным гиб­ко­цеп­ным по­ли­ме­ром, П. бы­ст­ро кри­стал­ли­зу­ет­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем мел­ких сфе­ро­ли­тов. На­ли­чие от­ветв­ле­ний за­труд­ня­ет кри­стал­ли­за­цию, по­это­му сте­пень кри­стал­лич­но­сти ПЭВД не пре­вы­ша­ет 50%. ПЭВД име­ет не­вы­со­кую темп-ру плав­ле­ния (104–110 °С) и низ­кую плот­ность (915–930 кг/м³). В свя­зи с этим его при­ня­то на­зы­вать П. низ­кой плот­но­сти (ПЭНП).

В 1953 в Гер­ма­нии К. Циг­ле­ром впер­вые осу­ще­ст­в­лён про­цесс ион­но-ко­ор­ди­на­ци­он­ной по­ли­ме­ри­за­ции эти­ле­на при низ­ких дав­ле­ни­ях (до 0,5 МПа) и по­лу­чен П. низ­ко­го дав­ле­ния (ПЭНД). При этом спо­со­бе мо­ле­ку­ляр­ная мас­са по­ли­ме­ра мо­жет из­ме­нять­ся в ши­ро­ких пре­де­лах и дос­ти­гать не­сколь­ких мил­ли­о­нов у сверх­вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­но­го П. (СВМПЭ). Кро­ме то­го, ко­ли­че­ст­во от­вет­в­ле­ний умень­ша­ет­ся в де­сят­ки раз. Та­кой П. име­ет сте­пень кри­стал­лич­но­сти до 75% и темп-ру плав­ле­ния 125–127 °С. Позд­нее в США при сред­нем дав­ле­нии (до 5 МПа) был по­лу­чен П. сред­не­го дав­ле­ния (ПЭСД). Он яв­ля­ет­ся вы­со­ко­кри­стал­ли­че­ским П. с темп-рой плав­ле­ния 135–137 °С. ПЭНД и ПЭСД име­ют вы­со­кую плот­ность (955–980 кг/м³), по­это­му их при­ня­то на­зы­вать П. вы­со­кой плот­но­сти (ПЭВП).

В 1970-х гг. поя­ви­лось неск. ви­дов П. с разл. раз­ветв­лён­но­стью: П. сред­ней плот­но­сти – 930–940 кг/м³ (ПЭСП), ли­ней­ные П. низ­кой плот­но­сти – 915–930 кг/м³ (ЛПЭНП), тер­мо­элас­то­пла­сты и эла­сто­ме­ры с плот­но­стью 863–885 кг/м³. Все эти П. син­те­зи­ру­ют при низ­ком дав­ле­нии, как и ПЭНД, но они яв­ля­ют­ся со­по­ли­ме­ра­ми эти­ле­на с α -оле­фи­на­ми (1-бу­те­ном, 1-пен­те­ном, 1-гек­се­ном и т. д.). Вы­би­рая со­мо­но­мер оп­ти­маль­ной дли­ны (С₅–С₉) и из­ме­няя его со­дер­жа­ние в П., мож­но син­те­зи­ро­вать П. с за­дан­ной раз­ветв­лён­но­стью. ЛПЭНП, по­лу­чен­ный на вы­со­ко­сте­рео­спе­ци­фич. ме­тал­ло­це­но­вых ка­та­ли­за­то­рах, на­зы­ва­ют ме­тал­ло­це­но­вым (м-ЛПЭНП). Он име­ет уз­кое мо­ле­ку­ляр­но-мас­со­вое рас­пре­де­ле­ние и вы­со­кую ре­гу­ляр­ность.

В кон. 1970-х гг. на­ча­лось про­из-во би­мо­даль­ных П. ме­то­дом двух­ста­дий­ной по­ли­ме­ри­за­ции (или со­по­ли­ме­ри­за­ции). При этом на пер­вой ста­дии син­те­зи­ру­ют низ­ко­мо­ле­ку­ляр­ные (до 50000) мо­ле­ку­лы П., а на вто­рой про­дол­жа­ют по­ли­ме­ри­зо­вать толь­ко часть вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ной фрак­ции (до 500000). Низ­ко­мо­ле­ку­ляр­ная фрак­ция обес­пе­чи­ва­ет би­мо­даль­но­му П. хо­ро­шую пе­ре­ра­ба­ты­вае­мость, вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ная – вы­со­кие проч­но­ст­ные свой­ст­ва. Ме­ж­ду­нар. стан­дарт ISO 12162 клас­си­фи­ци­ру­ет П. по пре­дель­но­му на­пря­же­нию, ко­то­рое вы­дер­жи­ва­ет ма­те­ри­ал в те­че­ние 50 лет (Minimum Required Strength, MRS, в кг/см²). Би­мо­даль­ные П. вхо­дят в груп­пу ПЭ80 или ПЭ100 (что со­от­вет­ст­ву­ет MRS 8 и MRS 10).

П. – не­по­ляр­ный на­сы­щен­ный уг­ле­во­до­род. Он хи­ми­че­ски инер­тен, не­ток­си­чен, го­рит го­лу­бым пла­ме­нем, не вы­де­ляя вы­со­ко­ток­сич­ных ве­ществ. При нор­маль­ных ус­ло­ви­ях П. не рас­тво­ря­ет­ся в из­вест­ных рас­тво­ри­те­лях, од­на­ко име­ет не­вы­со­кую мас­ло­стой­кость. При на­гре­ва­нии вы­ше 80 °С рас­тво­ря­ет­ся в али­фа­тич., аро­ма­тич. уг­ле­во­до­ро­дах и их га­ло­ген­про­из­вод­ных. П. ус­той­чив к дей­ст­вию во­ды, рас­тво­ров со­лей, ки­с­лот и ще­ло­чей, под­вер­жен де­ст­рук­ции под дей­ст­ви­ем силь­ных окис­ли­те­лей (хло­ра, фто­ра, кон­цен­трир. азот­ной ки­сло­ты и т. п.). Для пре­дот­вра­ще­ния тер­мо­окис­лит. де­ст­рук­ции при пе­ре­ра­бот­ке и све­то­во­го ста­ре­ния при экс­плуа­та­ции в П. вво­дят све­то- и тер­мо­ста­би­ли­за­то­ры (ан­ти­ок­си­дан­ты). Склеи­ва­ние и пе­чать на П. воз­мож­ны толь­ко по­сле ак­ти­ва­ции его по­верх­но­сти.

П. – пре­крас­ный вы­со­ко­час­тот­ный ди­элек­трик с хо­ро­ши­ми де­фор­ма­ци­он­ны­ми свой­ст­ва­ми, вы­со­кой удар­ной проч­но­стью и мо­ро­зо­стой­ко­стью. К не­дос­тат­кам П. от­но­сят не­вы­со­кую проч­ность, жё­ст­кость, те­п­ло­стой­кость и низ­кие барь­ер­ные свой­ст­ва (не­дос­та­точ­но низ­кая га­зо- и па­ро­про­ни­цае­мость). Ком­плекс фи­зи­ко-ме­ха­нич. свойств П. за­ви­сит от его мо­ле­ку­ляр­ной мас­сы и спо­соб­но­сти кри­стал­ли­зо­вать­ся. Вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ные мар­ки П. име­ют бо­лее вы­со­кую проч­ность и мо­ро­зо­стой­кость, но вы­со­кая вяз­кость рас­пла­вов ос­лож­ня­ет их пе­ре­ра­бот­ку. С уве­ли­че­ни­ем сте­пе­ни кри­стал­лич­но­сти П. уве­ли­чи­ва­ют­ся плот­ность, проч­ность, жё­ст­кость, те­п­ло­стой­кость и хи­мич. стой­кость, а про­зрач­ность и га­зо­про­ни­цае­мость умень­ша­ют­ся.

Для по­вы­ше­ния те­п­ло­стой­ко­сти ка­бель­ной изо­ля­ции и труб ис­поль­зу­ют сши­тый П. Хи­мич. сши­ва­ние мо­жет быть пе­рок­сид­ным или си­ла­ноль­ным. В пер­вом слу­чае фор­мо­ва­ние из­де­лия и сши­ва­ние П. про­ис­хо­дят од­но­вре­мен­но, во вто­ром ис­поль­зу­ют при­ви­тые со­по­ли­ме­ры (с си­ла­на­ми), ко­то­рые сши­ва­ют во вла­ж­ной сре­де по­сле фор­мо­ва­ния из­де­лий. Ре­же П. сши­ва­ют азо­сое­ди­не­ния­ми. Тон­ко­стен­ные из­де­лия мож­но сши­вать ра­диа­ци­он­но. Для по­вы­ше­ния мас­ло­стой­ко­сти, эла­стич­но­сти, ад­ге­зи­он­ных и др. свойств про­во­дят со­по­ли­ме­ри­за­цию с по­ляр­ны­ми со­мо­но­ме­ра­ми. Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли плё­ноч­ные, тер­мо­эла­сто­пла­стич­ные и ад­ге­зив­ные со­по­ли­ме­ры эти­ле­на с разл. со­дер­жа­ни­ем (3–30%) ви­нил­аце­та­та (сэ­ви­ле­ны, СЭВА), при­ви­тые со­по­ли­ме­ры с ма­леи­но­вым ан­гид­ри­дом (ма­леи­ни­зи­ро­ван­ный ПЭ), со­по­ли­ме­ры с ви­ни­ло­вым спир­том для про­из-ва барь­ер­ных плё­нок, со­по­ли­ме­ры с ак­ри­ло­вой ки­с­ло­той и др. ак­ри­ла­та­ми. К груп­пе мо­ди­фи­ци­ро­ван­ных П. от­но­сят хлор­суль­фи­ро­ван­ный (ХСПЭ) и хло­ри­ро­ван­ный (ХПЭ); по­след­ний яв­ля­ет­ся ан­ти­пи­реном.

Бла­го­да­ря ком­плек­су цен­ных свойств и не­вы­со­кой стои­мо­сти П. за­ни­ма­ет 1-е ме­сто в ми­ро­вом про­из-ве по­ли­ме­ров (ми­ро­вое по­треб­ле­ние со­став­ля­ет ок. 65 млн. т/г). П. пе­ре­ра­ба­ты­ва­ют в из­де­лия в осн. ме­то­да­ми экс­тру­зии и ли­тья под дав­ле­ни­ем. При­ме­ня­ют для про­из-ва упа­ко­воч­ных, с.-х. плё­нок, во­до­про­вод­ных и га­зо­вых труб, ём­ко­стей, во­ло­кон, стро­ит. ма­те­риа­лов, са­ни­тар­но-тех­нич. и мед. из­де­лий, ка­бель­ной изо­ля­ции, де­та­лей ав­то­ма­шин и др. тех­ни­ки. П. с до­бав­ка­ми крах­ма­ла и др. био­по­ли­ме­ров (био­раз­ла­гае­мый П.) ис­поль­зу­ют в про­из-ве од­но­ра­зо­вой упа­ков­ки. В стро­и­тель­ст­ве, ма­ши­но­строе­нии и для из­го­тов­ле­ния упа­ков­ки ши­ро­ко ис­поль­зу­ют экс­тру­зи­он­ный вспе­нен­ный П. (ВПЭ) с плот­но­стью 25–200 кг/м³.