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Uma característica fundamental da estrutura molecular do polietileno de alta densidade, como observam os especialistas da Alita, é a ramificação das ligações poliméricas, o que leva à formação de uma estrutura cristalina amorfa e à diminuição da densidade.

Propriedades do polietileno de alta densidade (HDPE):

• peso molecular: (50-1000)*10^3
• grau de cristalinidade: 70-90%
• taxa de fluxo de fusão (g/10 min a 230 graus): 0,1-15
• temperatura de transição vítrea: -120 graus
• ponto de fusão: 130-140 graus
• densidade: 0,94-0,96 g/cm3
• encolhimento (na produção de produtos acabados): 1,5-2,0%.

Propriedades quimicas

Ambos os tipos de polietileno são caracterizados por baixa permeabilidade a vapor e gases e alta resistência química, dependendo da densidade e do peso molecular do polímero.

O polietileno não entra em reações químicas com álcalis, inclusive concentrados, e com soluções salinas. É resistente a ácidos carboxílicos, ácido clorídrico concentrado, ácido fluorídrico e vários outros ácidos, álcalis e solventes, álcool e gasolina, óleos e sucos vegetais.

A exposição a 50% de ácido nítrico, cloro e flúor leva à destruição do polietileno. O halogênio bromo mais pesado se difunde através do polietileno, assim como o iodo. O polietileno não se dissolve em solventes orgânicos, mas pode inchar.

Propriedades físicas

O polietileno é elástico e resistente a impactos, não quebra quando dobrado. É um dielétrico e possui baixa capacidade de absorção. Inodoro, fisiologicamente neutro.

Polietileno de alta pressão - material macio, polietileno pressão baixa- mais rígido, até difícil.

Desempenho

O polietileno retém sua estrutura polimérica quando aquecido no vácuo ou em um gás inerte, mas no ar, a desestruturação do polímero começa a uma temperatura de 80 graus.

O polietileno é caracterizado pelo efeito do fotoenvelhecimento sob a influência da radiação ultravioleta (em particular, sob a influência da luz solar direta). Portanto, na fabricação de produtos de polietileno que podem ser expostos à exposição prolongada à luz solar, são utilizados fotoestabilizadores - desde negro de fumo comum até derivados de benzofenona altamente eficazes.

No seu estado normal, o polietileno é amigo do ambiente porque não emite ambiente sem substâncias perigosas ou prejudiciais.

Os principais tipos de copolímeros de polietileno e etileno produzidos atualmente pela indústria petroquímica global são:

Polietileno

• Polietileno de alta densidade (polietileno de baixa densidade) - HDPE.
• Polietileno de baixa densidade (polietileno de alta densidade) - PEBD.
• Polietileno linear de baixa densidade - PEBDL.
• Polietileno linear de baixa densidade metaloceno - mLLDPE, MPE.
• Polietileno de média densidade - MDPE.
• Polietileno de alto peso molecular - HMWPE VHMWPE.
• Polietileno de ultra alto peso molecular - UHMWPE.
• Polietileno espumante - EPE.
• Polietileno Clorado – PEC.

Copolímeros de etileno

• Copolímero de etileno e ácido acrílico - EAA.
• Copolímero de etileno e acrilato de butila - EBA, E/BA, EBAC.
• Copolímero de etileno e acrilato de etila - EEA.
• Copolímero de etileno e acrilato de metila - EMA.
• Copolímero de etileno-ácido metacrílico, Copolímero de etileno-metil metil acrilato - EMAA.
• Copolímero de etileno e ácido metilmetacrílico - EMMA.
• Copolímero de etileno e acetato de vinila - EVA, E/VA, E/VAC, EVAC.
• Copolímero de etileno e álcool vinílico - EVOH, EVAL, E/VAL.
• Plastômeros de poliolefinas - POP, POE.
• Copolímeros ternários de etileno - Terpolímero de etileno.

Áreas de uso de polietileno

Apesar de o progresso não parar e novos surgirem a cada ano materiais poliméricos Com excelentes propriedades, o polietileno ainda é o polímero mais utilizado no mundo.

Para produzir produtos finais a partir de grânulos de polietileno, qualquer método disponível de processamento de plástico pode ser usado. E a maioria destes métodos não requer equipamento altamente especializado. Isto se compara favoravelmente ao polietileno, por exemplo, do cloreto de polivinila (PVC).

O método de extrusão permite a produção de filmes de polietileno para diversos fins, folhas de polietileno, tubos e cabos. Recipientes e recipientes (em particular garrafas de plástico) são fabricados pelo método de moldagem por extrusão e sopro. Para a produção de produtos volumétricos e ocos, incluindo materiais de embalagem, são utilizados diversos recipientes, materiais domésticos, brinquedos, moldagem por injeção, método rotacional e moldagem por termo-vácuo.

Polietileno reticulado, polietileno clorossulfonado e espumado são amplamente utilizados na construção. O polietileno com reforço metálico, como observam os especialistas da Alita, pode ser utilizado como material estrutural de construção.

O polietileno pode ser soldado por qualquer meio - soldagem por resistência, fricção, haste de enchimento, gás quente. Isso amplia significativamente as possibilidades de seu uso em uma ampla variedade de indústrias e construção. As propriedades dielétricas do polietileno são especialmente valiosas para a indústria de cabos, bem como na fabricação de aparelhos elétricos e eletrônicos.

Mas, sem dúvida, a área de aplicação mais importante do polietileno é a embalagem. Tipos diferentes Este material é adequado para embalagens industriais, atacadistas e varejistas de mercadorias e cargas. O polietileno é utilizado para embalagens e embalagens de produtos industriais e alimentícios. Por um lado, é barato e, por outro, protege perfeitamente os produtos embalados de quaisquer influências externas durante o transporte e o armazenamento, e Comercio de varejo- permite exibir efetivamente o produto graças à transparência e à disponibilidade de efeitos decorativos.

Existem muitos pigmentos projetados para colorir polietileno e embalagens, assim como outros produtos feitos de polietileno colorido, são amplamente populares.

Hoje em dia, como observam os especialistas da Alita, novas áreas de utilização estão se abrindo para o polietileno. A criação do polietileno de ultra-alto peso molecular abriu caminho para os polímeros naquelas áreas onde antes apenas metais ou cerâmicas podiam ser usados.

O polietileno com estrutura supermolecular possui propriedades únicas. É extremamente durável e pode ser usado em temperaturas de -260 a +120 graus. Ao mesmo tempo, possui um coeficiente de atrito extremamente baixo e uma resistência ao desgaste extremamente alta. Portanto, o polietileno de ultra-alto peso molecular é um material ideal para a fabricação de peças de dispositivos rotativos - eixos, rolos, engrenagens, buchas. Também é usado na construção.

Novas variedades de polietileno fizeram uma verdadeira revolução na medicina. Eles são usados ​​para fazer articulações e ossos protéticos duráveis ​​que não são rejeitados pelo corpo e permitem muito tempo manter a mobilidade e a qualidade de vida normal de pessoas com lesões graves e doenças do sistema músculo-esquelético.

Uma vantagem valiosa do polietileno (inclusive em comparação com o PVC e muitos outros polímeros) é a facilidade de sua reciclagem, ou seja, a reciclagem. Com um sistema estabelecido de coleta de materiais recicláveis, é possível reduzir significativamente a poluição ambiental proveniente de restos de polietileno usado. Quase todo o polietileno pode ser devolvido à produção. Ao mesmo tempo, o consumo de matérias-primas petroquímicas primárias, que, como se sabe, em últimos anos está cada vez mais caro.

Desde que o polietileno entrou no dia a dia das pessoas ao redor do mundo, ele se tornou um dos símbolos de uma vida confortável. E é improvável que quaisquer outros materiais tomem conta dos polímeros num futuro próximo. Este material incrível combina muitas vantagens e benefícios.

Polietileno de fabricação russa

Na Rússia e nos países da CEI, são utilizadas designações russas e internacionais para os principais tipos de polietileno. Assim, as letras LDPE, PELD e PEBD denotam polietileno de alta densidade (LDPE, LDPE) e HDPE ou PEHD - respectivamente, polietileno de baixa densidade (HDPE).

Mas além desses tipos mais comuns de polietileno, a indústria química moderna também produz outros polímeros da mesma série, inclusive aqueles que surgiram recentemente na esteira do desenvolvimento de novas tecnologias.

Assim, o polietileno de média densidade (MDPE) tem a designação internacional PEMD, e o polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) - LLDPE ou PELLD.

Muitos novos materiais não possuem designações nacionais padrão e no mercado russo estão presentes sob abreviações inglesas. São eles, em particular:

• LMDPE - polietileno linear de média densidade
• VLDPE - polietileno de muito baixa densidade
• ULDPE - polietileno de ultra-baixa densidade
• HMWPE ou PEHMW - polietileno de alto peso molecular
• HMWNDRE - polietileno de alta densidade de alto peso molecular
• PEUHMW - supermolecular
• UHMWHDRE - polietileno de estrutura molecular ultra-alta

Outras designações frequentemente encontradas incluem o seguinte:

• REX, XLPE- polietileno reticulado
• EPE- espuma
• PEC, CPE- clorado
• EMA– polietileno de baixa densidade fabricado com catalisadores metalocenos.

Os padrões estaduais russos fornecem uma classificação digital dos tipos de polietileno produzidos pela indústria nacional. A designação de oito dígitos contém informações sobre o tipo de material, método de fabricação, número de série da marca, grupo de densidade e vazão. Como observam os especialistas da Alita, esses oito números podem ser complementados com uma indicação do GOST, de acordo com o qual o material foi produzido.

Assim, a marca 21008-075 indica que se trata de um PEAD do tipo suspensão elaborado com catalisadores organometálicos, possuindo densidade de 0,948-0,959 g/cm3 e fluidez de 7,5 g/10 min.

E a marca 11503-070 é polietileno de alta densidade, sem homogeneização (isso é indicado pelo quarto dígito - 0), com densidade de 0,917-0,921 g/cm3 e fluidez - 7 g/10 min.

Também é utilizada uma marcação de cinco dígitos, onde os três primeiros são o número da marca do polietileno, e os dois dígitos após o travessão são a formulação do aditivo.

A designação da marca do polietileno também pode indicar o tipo, cor do material tingido e informações adicionais (por exemplo, números adicionais indicando que este polietileno se destina ao uso na indústria alimentícia ou é adequado para a produção de brinquedos infantis).

Se a composição de polietileno for destinada à produção de cabos, isso pode ser indicado pela letra “K” após o número da marca base - por exemplo, 10209K GOST 16336-77.

No entanto, hoje muitos fabricantes russos usam rotulagem de produtos própria ou internacional.

Polietileno- o polímero sintético apolar mais barato da classe das poliolefinas, que é uma substância sólida branca com tonalidade acinzentada.

Quase todas as maiores empresas da indústria petroquímica estão envolvidas na produção de polietileno. A principal matéria-prima é o etileno. O polietileno é sintetizado em baixas, médias e altas pressões. O polietileno é produzido principalmente em grânulos com diâmetro de 2 a 5 mm, muito menos frequentemente em pó.

Existem quatro métodos principais para a produção de polietileno, que são utilizados para obter:

• polietileno de alta densidade (HDPE)
• polietileno de baixa pressão (HDPE)
• polietileno de média pressão (MDP)
• polietileno linear de alta densidade (LDPE)

Produção de polietileno de alta densidade (PEAD) ou polietileno de baixa densidade (PEBD)

Na indústria, o LDPE é produzido em alta pressão pela polimerização do etileno em autoclave ou reator tubular. O processo no reator ocorre segundo um mecanismo radicalar sob a influência de oxigênio, peróxidos orgânicos (lauril, benzoil) ou suas misturas. Misturado ao iniciador, aquecido a setecentos graus e comprimido por um compressor a vinte e cinco megapascais, o etileno entra primeiro na primeira parte do reator, onde é aquecido a mil e oitocentos graus, e depois na segunda - para polimerização a uma temperatura de 190 a 300 graus e uma pressão de 130 a 250 megapascais. Em média, o etileno permanece no reator de 70 a 100 segundos. O grau de conversão é de até vinte por cento, tudo depende do tipo e quantidade de iniciador. O etileno que não reagiu é removido do polietileno resultante, depois é resfriado e granulado. Os grânulos são secos e embalados. O LDPE comercial é produzido na forma de grânulos coloridos e não pintados.

Produção de polietileno de baixa densidade (PEAD) ou polietileno de alta densidade (PEAD)

O HDPE é produzido industrialmente usando baixa pressão. Para isso, são utilizadas três tecnologias principais:

• a polimerização ocorre em suspensão
• a polimerização ocorre em solução (hexano)
• polimerização em fase gasosa

O método mais comum é a polimerização em solução.

A polimerização em solução é realizada em temperaturas de 160 a 2.500 graus e pressão de 3,4 a 5,3 megapascais, o contato com o catalisador ocorre em 10-15 minutos. O polietileno é separado da solução removendo o solvente: primeiro no evaporador, depois no separador e depois na câmara de vácuo do granulador. O polietileno granular é vaporizado com vapor de água (uma temperatura superior ao ponto de fusão do polietileno). O HDPE comercial é produzido na forma de grânulos coloridos e não pintados e, às vezes, em pó.

Produção de polietileno de média pressão (MDPE)

PSD é produzido industrialmente a média pressão pela polimerização de etileno em solução. O polietileno SD é formado quando:

• temperatura - 150 graus
• pressão até 4 megapascais
• presença de um catalisador (Ziegler-Natta)

PSD sai da solução na forma de flocos.

O polietileno assim obtido possui:

1. peso molecular médio em peso até 400.000
2. grau de cristalinidade de até 90 por cento

Produção de polietileno linear de alta densidade (LDPE) ou polietileno de baixa densidade (LDPE)

O polietileno linear de alta densidade é produzido usando modificação química do LDPE (a uma temperatura de 150 graus e 30-40 atmosferas).

O LDL é semelhante em estrutura ao HDPE, mas possui ramificações laterais mais longas e numerosas. O polietileno linear é produzido de duas maneiras:

• polimerização em fase gasosa
• polimerização em fase líquida - a mais popular

A produção de polietileno linear pelo segundo método ocorre em um reator de leito liquefeito. O etileno é fornecido à base do reator e o polímero é removido continuamente, mantendo constantemente o nível da camada liquefeita no reator. Condições: temperatura em torno de cem graus, pressão de 689 a 2.068 kN/m2. A eficiência do método de polimerização em fase líquida é inferior (dois por cento de conversão por ciclo) do que a da fase gasosa (até trinta por cento de conversão por ciclo). No entanto, este método também tem suas vantagens - o tamanho da instalação é muito menor que o do equipamento para polimerização em fase gasosa e o investimento de capital é significativamente menor. Quase idêntico é o método em um reator com um dispositivo de mistura usando catalisadores Ziegler. Esta aposta resulta no maior rendimento.

Recentemente, a tecnologia que utiliza catalisadores metalocenos começou a ser utilizada para a produção de polietileno linear. Essa tecnologia permite obter um maior peso molecular do polímero, o que aumenta a resistência do produto.

LDPE, HDPE, PSD e LDPE diferem entre si tanto na sua estrutura como nas suas propriedades, respetivamente, e são utilizados para resolver vários problemas.

Junto com os métodos de polimerização de etileno acima, existem outros, mas não receberam distribuição industrial.

O polietileno é o polímero sintético não polar mais barato que pertence à classe das poliolefinas. O polietileno é uma substância sólida branca com tonalidade acinzentada.

O primeiro a estudar a polimerização do etileno foi o químico russo Butlerov em 1873. Mas uma tentativa de implementá-lo foi feita em 1884 pelo químico orgânico Gustavson.

Tecnologia de produção de polietileno + vídeo de como fazer

Todas as grandes empresas da indústria petroquímica estão envolvidas na produção de polietileno. A principal matéria-prima a partir da qual o polietileno é produzido é o etileno. A produção é realizada em baixa, média e alta pressão. Via de regra, é produzido em grânulos com diâmetro de 2 a 5 milímetros, às vezes em pó. Hoje existem quatro métodos principais para a produção de polietileno. Como resultado, obtemos: polietileno de alta densidade, polietileno de baixa densidade, polietileno de média densidade, além de polietileno linear de alta densidade. Vejamos como o MDV é produzido.

O HDPE é formado em alta pressão pela polimerização do etileno em autoclave ou reator tubular. A polimerização no reator é realizada por um mecanismo radicalar sob a influência de oxigênio, peróxidos orgânicos, como lauril, benzoil ou suas misturas. O etileno é misturado com um iniciador, depois aquecido a 700 graus e comprimido por um compressor a 25 megapascais. Depois disso, entra na primeira parte do reator, onde é aquecido a 1.800 graus, e depois na segunda parte do reator para realizar a polimerização, que ocorre a uma temperatura que varia de 190 a 300 graus e a uma pressão de 130 a 250 megapascais. No total, o etileno fica no reator por no máximo 100 segundos. Sua taxa de conversão é de 25%. Depende do tipo e quantidade de iniciador. O etileno que não reagiu é removido do polietileno resultante, após o que o produto é resfriado e embalado.

O LDPE é produzido na forma de grânulos não pintados e coloridos. A produção do polietileno de baixa densidade é realizada por meio de três tecnologias principais. A primeira é a polimerização, que ocorre em suspensão. A segunda é a polimerização, que ocorre em solução. O hexano serve como tal solução. A terceira é a polimerização em fase gasosa. O método mais comum é a polimerização em solução. A polimerização em solução é realizada em uma faixa de temperatura de 160 a 2.500 graus e pressão de 3,4 a 5,3 megapascais. O contato com o catalisador dura aproximadamente 10-15 minutos. O polietileno é liberado da solução como resultado da remoção do solvente. Primeiramente no evaporador, depois no separador e na câmara de vácuo do granulador. O polietileno granular é cozido no vapor com vapor de água.

O HDPE é produzido na forma de grânulos não tingidos e coloridos e, às vezes, em pó. A produção do polietileno de média pressão é realizada a partir da polimerização do etileno em solução. O polietileno de média pressão é produzido a uma temperatura de aproximadamente 150 graus, a uma pressão não superior a 4 megapascais, e também na presença de um catalisador. PSD sai da solução na forma de flocos. O produto obtido da maneira descrita acima tem um peso molecular médio não superior a 400 mil e um grau de cristalinidade não superior a 90 por cento. A produção de polietileno linear de alta densidade é realizada a partir da modificação química do PEBD. O processo ocorre a uma temperatura de 150 graus e aproximadamente 30-40 atmosferas. O polietileno linear de baixa densidade é semelhante em estrutura ao polietileno de alta densidade, mas possui ramificações laterais mais longas e maiores. A produção do polietileno linear é realizada de duas formas: a primeira é a polimerização em fase gasosa, a segunda é a polimerização em fase líquida. Ela é atualmente a mais popular. Já a produção do polietileno linear pelo segundo método é realizada em reator de leito liquefeito. O etileno é alimentado no reator e o polímero, por sua vez, é removido continuamente. Contudo, o nível da camada liquefeita no reactor é constantemente mantido. O processo ocorre a uma temperatura de cerca de cem graus, pressão de 689 a 2.068 kN/m2. A eficiência deste método de polimerização na fase líquida é inferior à da fase gasosa.

Vídeo como fazer:

Vale ressaltar que este método também apresenta suas vantagens, a saber: o tamanho da instalação é bem menor que o dos equipamentos para polimerização em fase gasosa e o investimento de capital é bem menor. Quase semelhante é o método em um reator com um dispositivo de mistura usando catalisadores Ziegler. Isso cria a produção máxima. Não faz muito tempo, a tecnologia começou a ser utilizada para a produção de polietileno linear, o que resulta na utilização de catalisadores metalocenos. Esta tecnologia permite obter um maior peso molecular do polímero, aumentando assim a resistência do produto. LDPE, HDPE, PSD e LDPE diferem entre si, tanto em sua estrutura quanto em propriedades, respectivamente, e são utilizados para solucionar diversos problemas. Além dos métodos de polimerização de etileno acima, existem outros, mas não são amplamente utilizados na indústria.

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Introdução

O crescimento médio do consumo de PE na Ucrânia nos últimos 3 anos foi de 31% de todos os tipos de polímeros. A atual produção de polietileno na Ucrânia está concentrada na CJSC Lukor (Kalush, região de Ivano-Frankivsk). Este empreendimento produz anualmente 70 mil toneladas de polietileno. Isso mostra que um produto como o polietileno é relevante e consumido hoje. A maior parte do polietileno produzido (50-60%) é utilizada na produção de filmes e folhas. O restante é utilizado para produtos moldados por injeção, revestimentos, materiais de isolamento para a indústria de cabos, produtos de extrusão, produtos de moldagem por sopro e tubos. Mas esta é apenas uma visão superficial do uso do polietileno, que será discutida com mais detalhes neste trabalho.

O propósito disto trabalho do cursoé:

· rever e analisar literatura científica e técnica, adquirindo competências para trabalhar com a mesma;

· estudo dos materiais básicos e processos técnicos da tecnologia de produção de polietileno de baixa densidade;

· consideração da matéria-prima base da qual é feito, incluindo todos os tipos de aditivos adicionados ao polietileno;

· pesquisa da gama de polietileno, utilização de produtos a partir dele e análise da posição do polietileno no mercado ucraniano moderno;

· consideração dos principais métodos de avaliação da qualidade do polietileno.

1. Sortimento

O polietileno de alta densidade (PEBD) é uma substância dura e elástica com acabamento fosco ou perolado. branco, parece parafina; é inodoro, não tóxico e inflamável (continua a queimar após ser retirado da chama). O polietileno produzido em alta pressão possui estrutura ramificada e baixa densidade. O polietileno pertence ao grupo polímeros termoplásticos. Na Fig. A Figura 1 mostra um grânulo de polietileno.

Arroz. 1 grânulo de PEBD

O polietileno é usado na aplicação de isolamento e revestimento de polietileno em cabos elétricos. É possível prensar o polietileno misturado com substâncias pulverulentas para obter polietileno poroso.

Devido à inércia química, leveza e resistência, produtos químicos fortes podem ser armazenados em garrafas e frascos feitos de polietileno ( ácido sulfúrico, ácido fluorídrico, etc.), bem como produtos alimentícios (leite, gorduras, sucos), perfumes, medicamentos.

Os dutos de polietileno são muito mais leves e baratos. Os tubos são feitos com diâmetro de 0,012-0,15 me até 1-1,5 m. O comprimento dos tubos pode ser de até 120 m. A flexibilidade e elasticidade dos tubos permitem que sejam enrolados em tambores, o que é muito conveniente ao transportá-los e colocá-los. Os tubos de polietileno são totalmente resistentes à corrosão e não explodem quando a água congela neles. Na indústria química são utilizados para transportar líquidos corrosivos. Conexões, válvulas, válvulas, revestimentos e outros acessórios de conexão também são feitos de polietileno.

Madeira, papel e papelão são revestidos com polietileno. É aplicado a partir de hot melts de polietileno em papel e confere brilho, brilho à impressão e boa flexibilidade em baixas temperaturas. O polietileno produz fibras que podem ser usadas na fabricação de cordas marítimas, telas de filtros, lençóis e tecidos para estofados de automóveis. Na indústria têxtil, o polietileno é utilizado para impregnar tecidos para criar um material repelente à água, melhorar a resistência ao rasgo e aumentar a resistência das costuras.

Os instrumentos médicos são feitos de polietileno e são utilizados em cirurgia plástica e tecnologia protética.

A principal moldagem por injeção não se destina apenas a peças individuais de máquinas, mas também a caixas de instrumentos e outros produtos moldados.

Parte significativa do polietileno produzido (cerca de 50%) é processada em filmes com espessura de 0,01-0,1 mm, utilizados como material de embalagem para armazenamento de substâncias facilmente umedecidas ou, ao contrário, secas, por exemplo fertilizantes, algodão, sílica gel , produtos alimentares (carne, peixe, pão, sal, farinha, café, vegetais, frutas, etc.), bem como diversos produtos, aparelhos, ferramentas para os proteger da corrosão.

Graças às suas excelentes propriedades de isolamento elétrico, o polietileno tornou-se um material indispensável para isolar cabos de televisão, telefone e telégrafo.

A adição de polietileno de baixo peso molecular a tintas, vernizes e tintas confere-lhes maior resistência à abrasão. Na indústria da borracha, o polietileno é amplamente utilizado como lubrificante, perfeitamente compatível com diversos tipos de borrachas.

O polietileno, como produto comercial, é produzido em forma pura e com aditivos (vários tipos de estabilizadores de calor e luz, aditivos contra aderência de película, etc.). Eles são introduzidos no polietileno durante o processamento em pequenas quantidades (décimos de um por cento). Os aditivos melhoram a qualidade do polietileno acabado.

Assim, na indústria de cabos, utiliza-se polietileno contendo 0,5 e 2% de negro de fumo. O polietileno utilizado na fabricação de tubulações de abastecimento de água potável e doméstica contém 2% de fuligem (negro de fumo) e para tubulações de drenagem até 35% de fuligem. O polietileno, quando preenchido com talco, giz, caulim e outras substâncias (até 30-40% em peso), é utilizado como material estrutural para a produção de tubos de esgoto e drenagem, acessórios não corrosivos e resistentes ao fogo, bem como para produtos culturais e domésticos, brinquedos, pratos e assim por diante.

Dependendo das propriedades e da finalidade, o polietileno é produzido em vários graus listados na Tabela 1.

Tabela 1. Marcas de polietileno, suas áreas de aplicação e método de processamento

A designação das marcas básicas consiste no nome do material “polietileno” e oito números. O primeiro dígito “1” indica que o processo de polimerização do etileno ocorre em alta pressão em reatores tubulares e de tanque agitado na presença de um catalisador. Os próximos dois dígitos indicam o número de série da marca base. O quinto dígito determina condicionalmente o grupo de densidade da marca do polietileno. Os próximos três números, escritos com um hífen, indicam dez vezes a taxa de fluxo de fusão.

Após a marca do polietileno, é indicada a marca.

2. Matéria-prima para produção de polietileno

2.1 Principais matérias-primas

Etileno. Etileno - composto químico, descrito pela fórmula C2H4, é um gás incolor com leve odor. É o alceno mais simples (olefina). Contém uma ligação dupla e, portanto, pertence a compostos insaturados e é altamente reativo. O etileno praticamente não ocorre na natureza. É formado em pequenas quantidades nos tecidos de plantas e animais como produto metabólico intermediário. Desempenha papel de extrema importância na indústria, sendo o composto orgânico mais produzido no mundo.

Atualmente, a principal fonte de produção de eteno é a pirólise de hidrocarbonetos saturados gasosos e líquidos: etano, propano e gasolina destilada direta.

Propriedades do etileno:

Fórmula química H2C=CH2

Peso molecular 28,05

Estado - gasoso

Ponto de fusão 103,8 K (-169,2°C)

Ponto de ebulição 169,3 K (-103,7°C)

Densidade em condições normais 1,26 kg/m 3

Densidade do etileno líquido a 163,2 K (-109,8 ° C) - 610 kg/m 3

Temperatura de inflamabilidade 728 K (455°C)

Pureza do etileno. Para a polimerização, o etileno deve ser completamente purificado de impurezas. As impurezas do etileno são divididas em dois grupos principais - inertes e ativos. Uma impureza inerte presente numa quantidade notável, por exemplo 5-10%, reduz a concentração de etileno numa quantidade significativa, dada a baixa compressibilidade do etileno.

Impurezas ativas no etileno, como compostos do tipo vinil, geralmente copolimerizam com o etileno, alteram as propriedades do polímero resultante e afetam a taxa de polimerização.

Dependendo do teor de impurezas, as especificações técnicas prevêem a produção de três graus de eteno liquefeito: A, B e C. Os graus de etileno A e B são utilizados para a produção de polietileno e óxido de etileno. Etileno grau B - para produção de outros produtos orgânicos. O etileno liquefeito deve atender aos requisitos e normas.

Catalisadores (iniciadores). O oxigênio molecular e os peróxidos orgânicos são usados ​​principalmente como catalisadores para a polimerização do etileno. Dos peróxidos na indústria, os mais utilizados são o peróxido de di-terc-butila, o perbenzoato de terc-butila, etc. O efeito do iniciador depende do grau e taxa de sua decomposição a uma determinada temperatura e da capacidade do resultante radicais reagem com o monômero.

Outro fator que caracteriza o iniciador é o conteúdo de oxigênio ativo, ou seja, porcentagem teórica de oxigênio ativo em peróxido puro.

Na forma seca, os peróxidos são explosivos; suas soluções em solventes orgânicos são mais estáveis ​​e menos explosivas. O armazenamento dos iniciadores deve ser realizado sob certas condições de temperatura.

As principais propriedades dos iniciadores de peróxido mais comuns são descritas abaixo.

Peróxido de di-terc-butila (C8H18O2)

Temperatura de aplicação 513-553 K (240-280°C)

Peso molecular 146,2

Líquido, densidade 793 kg/m 3

Ponto de ebulição a 0,1 MPa - 463 K (190°C)

O peróxido é insolúvel em água, solúvel na maioria dos solventes orgânicos

Temperatura de armazenamento 298 K (20°C).

Perbenzoato de terc-butila (C11H14O3)

Temperatura de aplicação 453-513 K (180-240°C)

Peso molecular 194

Líquido, densidade a 293 K (20°C) - 1040 kg/m 3

Ponto de ebulição a 0,1 MPa - 397 K (124°C)

Temperatura de armazenamento 293 K (20°C).

2.2 Matérias-primas auxiliares

As cargas são predominantemente substâncias sólidas inorgânicas ou orgânicas, de origem natural (mineral e vegetal) e sintética, que são introduzidas na massa plástica para lhe conferir as propriedades adequadas.

Cargas são adicionadas para melhorar as propriedades do polietileno (físico-mecânicas, termofísicas, eletrofísicas, ópticas, estéticas, tecnológicas, etc.). E as cargas baratas reduzem o custo do polietileno, por exemplo, na reciclagem de polímeros e plásticos que são usados ​​​​como cargas.

Os principais tipos de cargas, bem como as propriedades que conferem, são apresentadas na Tabela 2.

Tabela 2. Exemplos de cargas com propriedades especiais

Os plastificantes são substâncias pouco voláteis, em sua maioria líquidas, que conferem à mistura maior plasticidade, o que facilita a moldagem dos produtos, evita que o material se torne quebradiço em baixas temperaturas e aumenta sua flexibilidade e elasticidade. À medida que o teor de plastificante aumenta, a resistência à tração e à compressão do polímero diminui, mas a resistência ao impacto e a capacidade de alongamento aumentam acentuadamente. Os plastificantes mais comuns são borracha butílica, ftalato de dibutila, fosfato de tricresil, cânfora, estearato de alumínio, ácido oleico, glicerina, etc.

Os corantes são utilizados para dar ao produto a cor desejada.

Endurecedores (por exemplo, metenamina, cal, magnésia) são introduzidos na massa plástica para acelerar a transição do polímero para um estado sólido e infusível, no qual não derretem nem se dissolvem. Neste caso, o polímero forma uma estrutura tridimensional.

Os estabilizadores ajudam a retardar o processo de envelhecimento e, como resultado, a preservação a longo prazo do polietileno em suas propriedades originais. Os estabilizadores não afetam as propriedades iniciais do polietileno.

Agentes de expansão - para a produção de espuma e espuma de polietileno.

Os ligantes ligam outros componentes da mistura em um material monolítico e determinam as propriedades básicas do polímero. As resinas sintéticas são mais frequentemente utilizadas como aglutinantes.

Os lubrificantes podem melhorar as propriedades físicas e mecânicas do polietileno, nomeadamente, aumentar a homogeneidade do fundido, aumentar a sua fluidez e alongamento à ruptura. Ácido esteárico, óxido de zinco, estearato de bário, etc. são adicionados à massa plástica como lubrificantes.

3. Produção de polietileno

3.1 Base teórica do processo de polimerização do etileno

A polimerização do etileno em alta pressão ocorre através de um mecanismo de cadeia radicalar, que consiste nos estágios de iniciação, crescimento da cadeia e terminação da cadeia.

O início do processo consiste na formação de radicais ativos

O início da reação é a adição de etileno ao radical resultante, resultando na formação de um novo radical:

*CH3 + CH2=CH2 > CH3 -CH2-CH2*

Moléculas de etileno são adicionadas sucessivamente ao radical formado pela reação (reação de crescimento):

CH3 -CH2-CH2* + CH2=CH2 > CH3 -CH2-CH2-CH2-CH2*

O crescimento da cadeia termina com uma quebra de cadeia. Isso geralmente ocorre quando dois radicais em crescimento formam uma macromolécula inativa:

CH3-CH2* + CH3-CH2* > CH3-CH2-CH2-CH3

Ou, quando dois radicais em crescimento formam duas macromoléculas inativas, uma das quais possui uma ligação dupla no final:

CH3-(CH2-CH2)n-CH2* + CH3-(CH2-CH2)m-CH2* >

CH3-(CH2-CH2)n-1-CH=CH2 + CH3-(CH2-CH2)m-CH2*

Essas reações reduzem a taxa do processo de polimerização.

Ao polimerizar o etileno de acordo com o mecanismo descrito acima, deve-se esperar a formação de um polímero linear saturado.

Porém, na realidade, dependendo das condições de reação, obtêm-se macromoléculas mais ou menos ramificadas contendo um pequeno número de ligações duplas (o que também se deve à ocorrência da reação de transferência em cadeia).

Existem duas variantes da reação de transferência em cadeia para um polímero: intramolecular e intermolecular.

Na transferência de cadeia intramolecular de um radical polimérico em crescimento, um átomo de hidrogênio é transferido do carbono secundário para o final da cadeia:

O radical secundário formado como resultado da transferência intramolecular dá origem ao crescimento de uma nova cadeia lateral. A porção final da cadeia formada como resultado da transferência é uma ramificação na forma de uma ramificação lateral butílica. Assim, formam-se cadeias laterais curtas. A ramificação na forma de cadeias longas ocorre como resultado da transferência intermolecular de hidrogênio:

R1-CH2-CH2* + R2-CH2-CH2-CH3 > R1-CH2-CH2* + R2-CH*-CH2-CH3

3.2 Equipamentos para produção de polietileno em alta pressão

A polimerização do etileno em alta pressão é realizada em reatores tubulares ou autoclave.

A polimerização pode ocorrer pelo método de bloco (“a granel”), quando etileno altamente purificado, comprimido a uma pressão de 100-300 MPa, é introduzido no reator simultaneamente com os iniciadores do processo, ou em solução, quando a reação é realizado em ambiente solvente.

A polimerização num bloco é relativamente difícil de controlar devido à elevada natureza exotérmica do processo.

Durante a polimerização, é necessário regular com precisão a temperatura da reação, bem como a viscosidade da massa de reação, a fim de melhorar a transferência de massa.

Remoção de calor através da parede do reator, resfriamento da mistura de reação com gás fresco por entrada adicional parcial no reator, redução da temperatura de entrada na polimerização do etileno - todas essas medidas não fornecem remoção de calor suficiente para que o etileno polimerize 100%. Para evitar uma grande liberação de calor, na qual ocorre a decomposição térmica do etileno, a reação é inibida artificialmente em um estágio correspondente a um grau de conversão de 15-20% (em Melhor cenário possível 30%). O etileno que não reagiu é separado e devolvido para reciclagem. Assim, os princípios nos quais se baseia a polimerização do etileno em alta pressão são bastante simples, mas o processo é específico e requer equipamentos, instrumentação e automação complexos.

3.3 Fluxograma básico de uma planta industrial

O esquema tecnológico para a produção de polietileno a partir de etileno liquefeito é mostrado na Fig. 2

O esquema tecnológico de produção de polietileno discutido a seguir é realizado em uma etapa, quando todos os fluxos de material se movem continuamente ao longo de um fio, incluindo o processamento contínuo do polímero em polietileno comercial.

O etileno fresco de alta pureza, tendo passado pelo medidor de vazão 1 e analisador de gases 2, é comprimido por um compressor de pistão 3, enquanto sua densidade atinge a densidade de hidrocarbonetos líquidos leves (400-500 kg/m3), e é enviado através do refrigerador terminal 4 para o dispositivo de condensação de etileno 5, de onde, juntamente com o gás de reciclagem, entra no armazenamento 6 de etileno liquefeito fresco e de retorno.

O eteno liquefeito é retirado do armazenamento e enviado para uma unidade de refrigeração de propileno para “super-resfriamento”. O etileno super-resfriado é fornecido a uma bomba centrífuga multiestágio 7, na qual é comprimido a uma pressão intermediária - a pressão de sucção das bombas de alta pressão. Antes de entrar no sistema de alta pressão, o etileno passa por uma série de filtros que removem as impurezas. Na linha de sucção com uma bomba de alta pressão

pressão, aditivos, catalisadores e ar são introduzidos (com iniciação de oxigênio). O etileno contendo aditivos e catalisador entra em um coletor comum que alimenta quatro bombas idênticas de alta pressão 8 operando em paralelo. O etileno é comprimido a uma pressão máxima de 150-270 MPa. Após compressão em bombas de alta pressão, o etileno é fornecido ao reator 9 em um ou mais pontos (200°C). Na saída das bombas e na saída do reator, a pressão é medida com tensímetros especiais. Eles mostram e registram pressão. Uma válvula de liberação de emergência é instalada para liberar automaticamente o etileno na atmosfera se a pressão subir acima de um valor predeterminado.

O reator consiste em uma série de longos tubos horizontais de alta pressão equipados com camisas de água. Esses tubos têm uma relação comprimento/diâmetro muito alta. Quando a temperatura definida no reator é ultrapassada, um sistema de válvula é acionado automaticamente para acelerar a remoção de calor, o que praticamente elimina a possibilidade de decomposição térmica do etileno.

A separação do polietileno resultante do etileno que não reagiu é realizada em um grande coletor vertical de polímero com camisa de vapor 10. O nível do polímero no aparelho é controlado e regulado por um medidor de nível especial com um elemento radioativo.

O polietileno fundido da coleção entra na extrusora 11 e passa por um granulador cheio de água. A suspensão resultante de grânulos e água é enviada para a peneira 12 e depois para o secador centrífugo 13. O polímero seco flui por gravidade para um dos dois recipientes de coleta.

Da coleta do produto, o gás quente, passando pela caldeira de recuperação 14, é resfriado em um refrigerador de água 15. A separação dos polímeros de baixo peso molecular é feita em separadores 16. Purificado em armadilhas preenchidas com lã de vidro 17, o gás entra uma coluna na qual o óleo e os aditivos são separados dela. Após a liquefação, o etileno 5 é enviado para o armazenamento 6. Os aditivos regenerados da coluna são fornecidos para mistura com o etileno na bomba de alta pressão 8.

Existem vários métodos para melhorar a eficiência da produção de polietileno. Deve ser realizado através da introdução de unidades de grande capacidade unitária e da intensificação da produção com base no progresso científico e tecnológico. Aumentar a produtividade dos reatores através da intensificação e aumento da eficiência do seu funcionamento não requer grandes gastos de capital e é realizado através da melhoria do projeto dos dispositivos de reação e da otimização do progresso tecnológico da polimerização.

Aumentar efetivamente a produtividade de uma unidade de volume de reação é possível aumentando a conversão de etileno por passagem, que é influenciada principalmente pelos seguintes fatores:

1) redução da temperatura do gás fornecido para polimerização;

2) aumento da temperatura na zona de reação;

3) aumentar a pressão (para criar um ambiente de reação homogêneo e aumentar a concentração de etileno);

4) melhor remoção de calor de reação, tanto devido à melhor transferência de calor através da parede, quanto devido à melhor transferência de calor através da parede, e devido à distribuição mais perfeita do gás fresco ao longo do comprimento do reator;

5) Utilização de iniciadores de polimerização mais eficazes;

6) Melhor mistura da massa reacional;

7) Aumentar a pureza do etileno original;

8) Melhorar os projetos de dispositivos de reação e esquemas tecnológicos.

Também é interessante aproveitar e reciclar resíduos de polietileno, como embalagens. Os recipientes de polietileno são utilizados em muitas indústrias: cosmética, química, alimentícia, etc. Para reciclar o polietileno, os recipientes de diversos produtos devem ser triturados, secos, derretidos a vácuo e granulados. No entanto, esse polietileno tem um índice de alongamento relativo mais baixo, ou seja, é menos durável e sua composição é menos homogênea. Essas deficiências são eliminadas pela adição de lubrificantes.

4. Controle de qualidade do polietileno

4.1 Indicadores de qualidade do polietileno

mercado de sortimento de polietileno de produção

O controle de qualidade do polietileno é realizado tanto durante a produção do material (no reator, na saída do reator, na extrusora-granuladora), quanto no laboratório do produto acabado. A qualidade do polietileno é avaliada pelos seguintes indicadores:

· Densidade;

· Massa molecular;

· Índice de fluidez;

· Viscosidade;

· Variação nas taxas de fluidez dentro de um lote;

· Número de partidas;

· Teste tecnológico para aparição do filme;

· Resistência à fissuração;

· Resistência ao escoamento à tração;

· Resistência à tracção;

· Alongamento na ruptura;

· Fração mássica de substâncias extraídas;

· Cheiro e sabor de extratos aquáticos;

· Resistência ao envelhecimento termo-oxidativo;

· Resistência ao envelhecimento foto-oxidativo (pelo método de irradiação, pela fração mássica da fuligem, pela uniformidade da distribuição da fuligem);

· Fração mássica de substâncias voláteis.

Os principais indicadores listados para os quais é realizado o controle de qualidade obrigatório são o peso molecular do polietileno, sua densidade, viscosidade e taxa de fluidez. A Tabela 3 apresenta as normas dos indicadores de qualidade para diversas marcas básicas.

Tabela 3 Indicadores de qualidade dos tipos básicos de polietileno

4.2 Métodos para determinar a qualidade

Determinação do peso molecular:

O polietileno possui estrutura linear e pode ser dissolvido em solventes adequados.

O peso molecular dos polímeros lineares está na faixa de 103-107, e as macromoléculas de polietileno formadas durante a polimerização têm pesos moleculares diferentes, portanto as soluções de polietileno são sistemas polidispersos, e o peso molecular determinado experimentalmente é apenas um valor estatístico médio.

O peso molecular das frações de polietileno reticulado pode ser muito grande. É determinado pelo grau de reticulação, ou seja, o "peso molecular" médio entre os locais de reticulação. O grau de reticulação pode ser avaliado pelo grau de inchaço do polímero em solventes.

O peso molecular dos polímeros pode ser determinado por vários métodos, e cada método é aplicável à medição de pesos moleculares situados nas faixas correspondentes.

Todos esses métodos, com exceção do método do “grupo final”, baseiam-se na alteração de algumas propriedades de soluções poliméricas diluídas em proporção ao número de moléculas do soluto; A determinação do peso molecular por tais métodos requer equipamento complexo. Portanto, até hoje, as fábricas costumam utilizar o método viscométrico mais simples e rápido, e o peso molecular é calculado a partir do valor encontrado da viscosidade da solução.

Método para determinar grupos finais. Se houver grupos funcionais nas extremidades da macromolécula que possam ser determinados quimicamente, então, com base nos dados da análise química, o peso molecular médio do polímero poderá ser calculado. Como numa amostra de polímero com elevado peso molecular o número relativo de grupos terminais é muito pequeno, a precisão da sua determinação é baixa. Este método determina o peso molecular até 3·104.

Ebulioscopia e crioscopia. Nestes métodos, o peso molecular é calculado a partir do aumento do ponto de ebulição ou da diminuição do ponto de congelamento das soluções poliméricas. Como as mudanças de temperatura aqui são muito pequenas, a precisão desses métodos também é baixa.

Ao utilizar o método ebulioscópico, utiliza-se um solvente com baixo ponto de ebulição para evitar a destruição do polímero. A escolha do solvente para o método crioscópico é ainda mais difícil. como as macromoléculas do polímero podem cair do solvente antes de atingir o ponto de congelamento do solvente ou junto com o solvente. O intervalo de determinação do peso molecular é 2·104-3·104.

Método de pressão osmótica. Ao utilizar este método, surgem dificuldades significativas na fabricação de membranas semipermeáveis ​​​​capazes de permitir a passagem de moléculas de solvente e reter macromoléculas com peso molecular de até 30.000 (o uso do método osmótico para polímeros com massas menores não é confiável ). A faixa de determinação do peso molecular é 104-106.

Método de dispersão de luz. Um feixe de luz que passa por um meio transparente é parcialmente espalhado. O método é baseado no fato de que um solvente puro e uma solução polimérica possuem diferentes graus de dispersão de luz. O peso molecular resultante é o peso molecular médio ponderal. A faixa de determinação do peso molecular é 104-107.

Método de sedimentação (ou sedimentação) em ultracentrífuga. Ao sedimentar uma suspensão, as partículas sedimentam gradualmente e a partir da taxa de sedimentação, a massa das partículas da substância suspensa pode ser calculada se um campo centrífugo muito forte for usado em uma ultracentrífuga. A velocidade de rotação do rotor da centrífuga deve ser de pelo menos 1000 rpm. A partir da taxa de deposição é possível calcular não apenas o peso molecular do polímero, mas também a distribuição dos pesos moleculares. A faixa de determinação do peso molecular é 104-107.

Método de viscometria. O método mais simples e conveniente para determinar o peso molecular é o método viscométrico. O peso molecular é calculado a partir de uma equação empírica que relaciona a viscosidade da solução, a viscosidade do solvente e a concentração do polímero. O peso molecular calculado a partir da característica de viscosidade é denominado peso molecular médio da viscosidade e geralmente é expresso pelo valor do seu logaritmo.

Determinação da vazão do fundido: o aparelho para determinação do MFR (GOST 11645--73) é um plastômero de injeção, cujo diâmetro interno do bico é de 2,09 mm, com uma haste e um peso igual a 2,16 kg, um termopar para medição da temperatura de fusão, que, na determinação do índice, é mantido constante em 463 K ± 0,5 (190 ± 0,5°C). A massa de material em gramas extrusada por 10 minutos nessas condições é chamada de índice de fluidez. Um baixo índice de fusão corresponde ao alto atrito interno inerente a um material de alto peso molecular. Assim, o índice de fluidez determinado por este método permite, com certa aproximação devido à insuficiente precisão de medição, classificar os graus de polietileno de acordo com o tamanho das moléculas do polímero.

Determinação da densidade aparente (massa volumétrica):

Método de medição e pesagem. O método consiste em determinar a densidade de uma substância pela relação entre a massa da amostra e o seu volume, determinada por pesagem e medição direta. O volume pode ser medido por outros métodos, como o volume deslocado de líquido para amostras com formatos irregulares ou difíceis de medir. O método é utilizado para determinar a densidade (massa volumétrica) de produtos e produtos semiacabados (varas, barras, tubos) e fornece precisão de medição de até 0,5% com precisão de medição de volume de 0,3% e massa de 0,2%.

Método de pesagem hidrostática. O método consiste em comparar as massas de volumes iguais da substância em estudo e de um líquido de densidade conhecida (por exemplo, água destilada). O método tem como objetivo determinar a densidade (massa volumétrica) de produtos moldados (varas, barras, tubos); ele fornece precisão de medição de até 0,1%.

Método picnométrico. O método consiste em comparar as massas de volumes iguais da substância teste e de um líquido de densidade conhecida. O método é usado para determinar a densidade de produtos moldados, grânulos de pó prensado, flocos; fornece precisão de medição de até 0,05%.

O método de flotação consiste em comparar a densidade de uma amostra com a densidade de um líquido conhecido no momento em que a amostra fica suspensa. O método é usado para determinar a densidade de plásticos (principalmente poliolefinas) na forma de grânulos e quaisquer produtos moldados.Uma mistura de álcool etílico e água é usada como fluido de trabalho. O método é adequado para determinar a densidade de polímeros a partir de 910 kg/m 3 (0,9100 g/cm 3) com precisão de 0,0002 g/cm 3.

O método da coluna de gradiente baseia-se na comparação da profundidade de imersão de uma amostra de teste e de um líquido de densidade conhecida em um cilindro ou tubo com uma solução cuja densidade varia com a altura ("coluna de gradiente").

O método é utilizado para determinar a densidade de produtos na forma de filmes, grânulos, fibras, bem como quaisquer produtos moldados. A precisão deste método depende da diferença na densidade do líquido ao longo da altura da coluna de gradiente. Com uma “sensibilidade” da coluna de 0,0001 c/cm 3 por milímetro, a precisão do método chega a 0,05%.

Atualmente, o polietileno, tanto de baixa quanto de alta densidade, está bastante difundido no mercado, sendo a maior parte deles encontrada em contêineres e embalagens Vários tipos produtos. Por isso, é preciso ter muita atenção à qualidade e propriedades desse material.

Durante o trabalho realizado, aprendi que o polietileno, produzido em alta pressão, tem baixa densidade e pertence ao grupo dos polímeros termoplásticos. Possui inércia química, leveza e resistência, além de capacidade de alongamento. Tais qualidades determinaram o escopo de sua aplicação, onde o polietileno é utilizado na forma de filmes, materiais de embalagem, revestimentos anticorrosivos, materiais isolantes elétricos para cabos e impregnados com tecido e papel.

As matérias-primas do polietileno são etileno e catalisadores. Mas raramente é produzido na sua forma pura. A variedade de seus graus é explicada pela introdução de aditivos no polietileno, como cargas, plastificantes, ligantes, endurecedores, corantes, estabilizantes, lubrificantes. Os aditivos conferem ao polietileno certas propriedades específicas e melhoram a sua qualidade.

Aprendi também que a polimerização do polietileno ocorre em temperaturas e pressões elevadas e, para evitar a decomposição térmica do etileno ou a inibição da reação, é necessário monitoramento constante. Portanto, um grande número de instrumentos de controle e medição e automação são utilizados na produção.

Os principais indicadores pelos quais o polietileno é caracterizado são o peso molecular, a densidade e a fluidez do fundido. Esses indicadores são utilizados para determinar a qualidade do polietileno em laboratórios, bem como na própria produção: no reator, logo na saída do reator, de grânulos de polietileno acabados.

A tecnologia do polietileno exige o cumprimento estrito das normas de produção, levando em consideração a influência dos parâmetros tecnológicos nas propriedades do produto acabado, e um processo estritamente organizacional. Somente com essa abordagem você poderá obter material de alta qualidade.

Extraordinário tópico quente Atualmente, os resíduos de polietileno passaram a ser reciclados, pois ele próprio não se decompõe e polui o meio ambiente. Os cientistas já desenvolveram diversos métodos de reciclagem do polietileno, o que é possível devido às suas propriedades termoplásticas. No entanto, a dificuldade é a necessidade de equipamentos potentes e de triagem de resíduos.

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9. GOST 11645-73 Plásticos. Métodos para determinação do índice de fluidez de termoplásticos. Digitar. 01/01/1975 - M.: Editora de Normas. 1975 - pág. 12

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O principal método industrial para a produção de LDPE é a polimerização radicalar de etileno a granel a temperaturas de 200-320 °C e pressões de 150-350 MPa. A polimerização é realizada em instalações contínuas de diversas capacidades de 0,5 a 20 t/h.

O processo tecnológico para produção de PEBD compreende as seguintes etapas principais: compressão do etileno à pressão de reação; dosagem indicadora; dosagem modificadora; polimerização de etileno; separação de polietileno e etileno que não reagiu; resfriamento e purificação de etileno que não reagiu (gás de retorno); granulação de polietileno fundido; Confecção, incluindo desidratação e secagem de grânulos de polietileno, distribuição em recipientes de análise e determinação da qualidade do polietileno, formação de lotes em recipientes de mercadorias, mistura, armazenamento; carregamento de polietileno em tanques e contêineres; embalagem em sacos; processamento adicional - obtenção de composições de polietileno com estabilizantes, corantes, cargas e outros aditivos.

2.1. DIAGRAMAS TECNOLÓGICOS.

A produção de LDPE consiste em unidades de síntese e unidades de pré-processamento e processamento adicional.

O etileno de uma unidade de separação de gás ou instalação de armazenamento é fornecido a uma pressão de 1-2 MPa e a uma temperatura de 10-40 ° C ao receptor, onde são introduzidos etileno e oxigênio de baixa pressão de retorno (quando usado como um iniciador). A mistura é comprimida por um compressor de pressão intermediária a 25-30 MPa. é conectado ao fluxo de retorno de etileno de pressão intermediária, comprimido por um compressor de pressão de reação a 150-350 MPa e enviado ao reator. Os iniciadores de peróxido, se utilizados no processo de polimerização, são introduzidos na mistura reacional utilizando uma bomba imediatamente antes do reator. No reator, a polimerização do etileno ocorre a uma temperatura de 200-320 C. Este diagrama mostra um reator do tipo tubular, mas também podem ser utilizados reatores autoclave.

O polietileno fundido formado no reator, juntamente com o etileno que não reagiu (a conversão do etileno em polímero é de 10-30%), é continuamente removido do reator através de uma válvula de estrangulamento e entra no separador de pressão intermediária, onde uma pressão de 25-30 MPa e uma temperatura de 220-270°C são mantidos. Nestas condições, ocorre a separação do polietileno e do etileno que não reagiu. O polietileno derretido da parte inferior do separador, juntamente com o etileno dissolvido, entra no separador de baixa pressão através de uma válvula de estrangulamento. O etileno (gás de retorno de pressão intermediária) do separador passa por um sistema de resfriamento e purificação (geladeiras, ciclones), onde ocorre o resfriamento gradual até 30 - 40 ° C e o polietileno de baixo peso molecular é liberado, e então fornecido à sucção da reação compressor de pressão. No separador de baixa pressão a uma pressão de 0,1-0,5 MPa e uma temperatura de 200-250 °C, o etileno dissolvido e arrastado mecanicamente (gás de retorno de baixa pressão) é liberado do polietileno, que entra no receptor através de um resfriamento e limpeza sistema (geladeira, ciclone) . Do receptor, o gás de retorno de baixa pressão comprimido por um compressor booster (com um modificador adicionado, se necessário) é enviado para mistura com etileno fresco.

O polietileno fundido do separador de baixa pressão entra na extrusora e dela na forma de grânulos é enviado por transporte pneumático ou hidráulico para embalagem e processamento adicional.

É possível obter algumas composições em uma extrusora de granulação primária. Neste caso, a extrusora está equipada com unidades adicionais para introdução de aditivos líquidos ou sólidos.

Várias unidades adicionais em relação ao esquema tecnológico para a síntese do PEBD tradicional possuem um esquema tecnológico para a produção de polietileno linear de alta densidade, que é um copolímero de etileno com uma a-olefina superior (1-buteno, 1-hexeno , 1-octeno) e obtido por copolimerização usando um mecanismo de coordenação de ânions sob a influência de catalisadores organometálicos complexos. Assim, o etileno que entra na planta passa por purificação adicional. Após resfriamento e purificação, um comonômero - a-olefina - é introduzido no gás de retorno de pressão intermediária. Após o reator, um desativador é adicionado para evitar que ocorra polimerização no sistema de separação polímero-monômero. Os catalisadores são alimentados diretamente no reator.

Nos últimos anos, várias empresas estrangeiras fabricantes de LDPE organizaram a produção de LLDPE em fábricas industriais de LDPE, equipando-as com o equipamento adicional necessário.

O polietileno granulado proveniente da unidade de síntese, misturado com água, será alimentado em uma unidade de desidratação e secagem de polietileno, composta por um separador de água e uma centrífuga. O polietileno seco entra na tremonha de recepção e, através de uma balança automática, chega a uma das tremonhas de análise. Os recipientes de análise são projetados para armazenar polietileno durante a análise e são enchidos um por um. Após a determinação das propriedades, o polietileno é enviado por transporte pneumático para um misturador de ar, para um bunker de produtos abaixo do padrão ou para bunkers de produtos comerciais.

Em um misturador de ar, o polietileno é calculado para equalizar suas propriedades em um lote composto por produtos de diversas caixas de análise.

Da betoneira, o polietileno é enviado para os bunkers do produto comercial, de onde é fornecido para embarque em tanques ferroviários, caminhões-tanque ou contêineres, bem como para embalagem em sacos. Todas as caixas são purgadas com ar para evitar o acúmulo de etileno.

Para obter composições, o polietileno das caixas de produtos comerciais entra na caixa de abastecimento. Estabilizantes, corantes ou outros aditivos são fornecidos à tremonha de abastecimento, geralmente na forma de concentrado granular em polietileno. Através dos dispensadores, o polietileno e os aditivos entram no misturador. Do misturador a mistura é enviada para a extrusora. Após granulação em granulador subaquático, separação da água em separador de água e secagem em centrífuga, a composição de polietileno entra nos silos comerciais de produtos. Das caixas o produto é enviado para embarque ou embalagem.