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A principal característica da estrutura molecular do polietileno de alta densidade, segundo os especialistas da Alita, é a ramificação das ligações do polímero, o que leva à formação de uma estrutura cristalina amorfa e à diminuição da densidade.

Propriedades do polietileno de alta densidade (PEAD):

• 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
• retração (na produção de produtos acabados): 1,5-2,0%.

Propriedades quimicas

Ambos os tipos de polietileno são caracterizados por baixa permeabilidade ao vapor e gás e alta resistência química, dependendo da densidade e 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, álcoois e gasolina, óleos e sucos vegetais.

O polietileno é destruído pela exposição a 50% de ácido nítrico, cloro e flúor. O halogênio mais pesado, o bromo, 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 choques, não quebra quando dobrado. É um dielétrico e tem uma baixa absorção. Inodoro, fisiologicamente neutro.

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

atuação

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

O polietileno é caracterizado pelo efeito do fotoenvelhecimento sob a influência do ultravioleta (em particular, sob a ação 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 fuligem comum até derivados de benzofenona altamente eficazes.

Em seu estado normal, o polietileno é ecologicamente correto, pois não emite meio Ambiente sem substâncias perigosas ou nocivas.

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

Polietileno

• Polietileno de alta densidade (polietileno de baixa pressão) - PEAD.
• Polietileno de Baixa Densidade (Polietileno de Alta Densidade) - PEBD.
• Polietileno linear de baixa densidade - LLDPE.
• Polietileno linear metaloceno de baixa densidade - mLLDPE, MPE.
• Polietileno de média densidade - MDPE.
• Polietileno de alto peso molecular - HMWPE VHMWPE.
• Polietileno de ultra alto peso molecular - UHMWPE.
• Polietileno expansível - EPE.
• Polietileno clorado - PEC.

Copolímeros de etileno

• Copolímero de etileno-ácido acrílico - EAA.
• Copolímero de etileno e acrilato de butila - EBA, E/BA, EBAC.
• Copolímero de etileno e acrilato de etila - EEE.
• Copolímero de etileno e acrilato de metila - EMA.
• Copolímero de Ácido Etileno Metacrílico, Copolímero Etileno Metil Acrilato - EMAA.
• Copolímero de etileno e ácido metil metacrílico - EMMA.
• Copolímero de etileno acetato de vinil - EVA, E/VA, E/VAC, EVAC.
• Copolímero de etileno-álcool vinílico - EVOH, EVAL, E/VAL.
• Plastômeros de poliolefina - POP, POE.
• Copolímeros ternários de etileno - terpolímero de etileno.

Esferas de uso de polietileno

Apesar do progresso não parar e novos aparecerem todos os anos materiais poliméricos com excelentes propriedades, o polietileno ainda é o polímero mais utilizado no mundo.

Para a fabricação de produtos finais a partir de grânulos de polietileno, todos os métodos de processamento de plásticos disponíveis podem ser usados. E a maioria desses métodos não requer equipamentos altamente especializados. A este respeito, o polietileno compara-se favoravelmente com, por exemplo, cloreto de polivinilo (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 feitos por moldagem por extrusão e sopro. Para a produção de produtos a granel e ocos, incluindo materiais de embalagem, vários recipientes, materiais domésticos, brinquedos, moldagem por injeção, método rotacional, moldagem a vácuo são usados.

Polietileno reticulado, polietileno clorossulfonado e espumado são amplamente utilizados na construção. O polietileno com reforço metálico, conforme observado pelos especialistas da Alita, pode ser usado como material de construção estrutural.

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

Mas, sem dúvida, a área de aplicação mais importante do polietileno é a embalagem. Tipos diferentes deste material são adequados para embalagens industriais e de atacado, bem como para embalagens de mercadorias e cargas no varejo. 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 no caminho e durante o armazenamento, e em retalho- permite que você mostre efetivamente o produto com seu rosto devido à transparência e disponibilidade de efeitos decorativos.

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

Atualmente, como observam os especialistas da empresa Alita, cada vez mais novas áreas de uso estão se abrindo para o polietileno. A criação do polietileno de ultra-alto peso molecular abriu caminho para polímeros para aquelas áreas onde antes apenas metais ou cerâmicas podiam ser usados.

O polietileno de estrutura supermolecular tem propriedades únicas. É extremamente durável e pode ser operado 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, roletes, engrenagens, buchas. Também é usado na construção.

Novas variedades de polietileno fizeram uma verdadeira revolução na medicina. Eles são usados ​​para fazer próteses articulares e ósseas duráveis ​​que não são rejeitadas pelo corpo e permitem muito tempo manter a mobilidade e a qualidade de vida normal para 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, processamento secundário. Com um sistema de reciclagem estabelecido, é possível reduzir significativamente a poluição ambiental dos restos de polietileno usado. Praticamente todo o polietileno pode ser devolvido à produção. Ao mesmo tempo, reduz-se o consumo de matérias-primas petroquímicas primárias, o que, como se sabe, em últimos anos constantemente sobe de preço.

Desde que o polietileno entrou na vida cotidiana das pessoas em todo o mundo, tornou-se um dos símbolos de uma vida confortável. E é improvável que quaisquer outros materiais tomem dele a palma entre os polímeros em um futuro próximo. Muitas vantagens e benefícios combinam este material incrível.

polietileno de fabricação russa

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

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

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

Muitos novos materiais não possuem designações domésticas padrão e estão presentes no mercado russo sob abreviações em inglês. Estes são, nomeadamente:

• LMDPE - Polietileno de Média Densidade Linear
• VLDPE - polietileno de muito baixa densidade
• ULDPE - polietileno de ultra baixa densidade
• HMWPE ou PEHMW - polietileno de alto peso molecular
• HMWNDRE - Polietileno de Alto Peso Molecular
• PEUHMW - supermolecular
• UHMWHDRE - polietileno de ultra alto peso molecular

Outras notações comuns incluem o seguinte:

• REX, XLPE- polietileno reticulado
• EPE- espumante
• PE, CPE- clorado
• MPE– polietileno de baixa densidade feito com catalisadores de metaloceno.

As normas estatais russas prevêem uma classificação digital dos graus de polietileno produzidos pela indústria nacional. A designação de oito dígitos contém informações sobre o tipo de material, o método de fabricação, o número de série da marca, o grupo de densidade e o índice de fluxo. Como observam os especialistas da empresa Alita, esses oito números podem ser complementados com uma indicação do GOST, de acordo com o qual o material é produzido.

Assim, a marca 21008-075 indica que se trata de um PEAD tipo suspensão feito com catalisadores organometálicos, com 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 pressão, sem homogeneização (isso é indicado pelo quarto dígito - 0), com índice de 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 do grau de polietileno, e os dois dígitos após o travessão são a formulação dos aditivos.

A designação do grau de polietileno também pode indicar o grau, a cor do material tingido e informações adicionais (por exemplo, números adicionais indicando que este polietileno se destina ao uso na indústria alimentícia ou 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 própria ou internacional de produtos.

Polietileno- o polímero sintético não polar mais barato da classe das poliolefinas, que é um sólido branco com um tom acinzentado.

Quase todas as maiores empresas do setor petroquímico se dedicam à produção de polietileno. A principal matéria-prima para ele é o etileno. O polietileno é sintetizado a baixas, médias e altas pressões. Basicamente, o polietileno é produzido em grânulos com diâmetro de 2 a 5 mm, muito menos frequentemente na forma de pó.

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

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

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

Na indústria, o PEBD é obtido a alta pressão por polimerização do etileno em autoclave ou em reator tubular. O processo no reator ocorre de acordo com um mecanismo radical sob a ação do oxigênio, peróxidos orgânicos (lauril, benzoíla) ou suas misturas. Misturado com um 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 no segundo - para polimerização a uma temperatura de 190 a 300 graus e uma pressão de 130 a 250 megapascais. Em média, o etileno fica no reator por 70 a 100 segundos. O grau de conversão é de até vinte por cento, tudo depende do tipo e da quantidade do iniciador. O etileno que não reagiu é removido do polietileno resultante, depois é resfriado e granulado. Os grânulos são secos e embalados. Commodity LDPE é produzido na forma de grânulos não pintados e coloridos.

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

O HDPE é obtido na indústria usando baixa pressão. Três tecnologias principais são usadas para isso:

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

O método mais comum é a polimerização em solução.

A polimerização em solução é realizada a uma temperatura de 160 a 2500 graus e a uma pressão de 3,4 a 5,3 megapascais, o contato com o catalisador ocorre em 10 a 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 granulado é vaporizado com vapor de água (uma temperatura que excede o ponto de fusão do polietileno). Commodity HDPE é produzido na forma de grânulos não pintados e coloridos e às vezes em pó.

Produção de polietileno de média densidade (MPD)

PSD é produzido comercialmente em média pressão por polimerização de etileno em solução. O polietileno SD é formado quando:

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

PSD da solução precipita na forma de flocos.

O polietileno assim obtido tem:

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

Produção de Polietileno de Alta Densidade Linear (LDPE) ou Polietileno de Baixa Densidade (LDPE)

O polietileno linear de alta pressão é obtido por modificação química do PEBD (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. A produção de polietileno linear ocorre de duas maneiras:

• polimerização em fase gasosa
• A polimerização em fase líquida é a mais popular

A produção de polietileno linear pelo segundo método ocorre em um reator de leito fluidizado. O etileno é alimentado na base do reator, enquanto o polímero é removido continuamente, mantendo constantemente o nível do leito liquefeito no reator. Condições: temperatura cerca de cem graus, pressão de 689 a 2068 kN/m2. A eficiência do método de polimerização em fase líquida é menor (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 tem suas vantagens - o tamanho da instalação é muito menor que o do equipamento para polimerização em fase gasosa e investimento de capital significativamente menor. Quase idêntico é o método no reator com um agitador usando catalisadores Ziegler. Esta aposta resulta no rendimento mais alto.

Recentemente, para a produção de polietileno linear, tem sido utilizada uma tecnologia que utiliza catalisadores metaloceno. Esta 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 em sua estrutura quanto em suas propriedades, respectivamente, e são usados ​​para resolver vários problemas.

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

O polietileno é o polímero sintético não polar mais barato, que pertence à classe das poliolefinas. O polietileno é um sólido branco com um tom acinzentado.

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 como eles fazem

Todas as grandes empresas do setor petroquímico estão envolvidas na produção de polietileno. A principal matéria-prima a partir da qual o polietileno é obtido é o etileno. A produção é realizada em baixas, médias e altas pressões. Como regra, é produzido em grânulos, com diâmetro de 2 a 5 milímetros, às vezes na forma de pó. Até à data, são conhecidos quatro métodos principais para a produção de polietileno. Como resultado, obtemos: polietileno de alta pressão, polietileno de baixa pressão, polietileno de média pressão, bem como polietileno linear de alta pressão. Vejamos como é realizada a produção de MPE.

O polietileno de alta pressão é formado em alta pressão como resultado da polimerização do etileno em uma autoclave ou em um reator tubular. A polimerização no reator é realizada por um mecanismo radical sob a influência de oxigênio, peróxidos orgânicos, são lauril, benzoíla ou suas misturas. O etileno é misturado com um iniciador, depois aquecido a 700 graus e comprimido por um compressor a 25 megapascals. Em seguida, entra na primeira parte do reator, na qual é aquecido a 1800 graus, e depois na segunda parte do reator para polimerização, que ocorre a uma temperatura na faixa de 190 a 300 graus e pressão de 130 a 250 megapascais. No total, o etileno permanece no reator por não mais de 100 segundos. O grau de sua conversão é de 25%. Depende do tipo e quantidade do 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 tingidos e coloridos. A produção de polietileno de baixa densidade é realizada de acordo com três tecnologias principais. A primeira é a polimerização, que ocorre em suspensão. A segunda é a polimerização que ocorre em solução. Esta solução é hexano. A terceira é a polimerização em fase gasosa. O método mais comum é a polimerização em solução. A polimerização da solução é realizada na faixa de temperatura de 160 a 2500 graus e pressão de 3,4 a 5,3 megapascais. O contato com o catalisador é realizado por cerca de 10 a 15 minutos. O polietileno é separado da solução removendo o solvente. Primeiro no evaporador, depois no separador e na câmara de vácuo do granulador. O polietileno granulado é vaporizado com vapor de água.

O HDPE é produzido na forma de grânulos não tingidos e coloridos e, às vezes, na forma de pó. A produção de polietileno de média pressão é realizada como resultado da polimerização do etileno em solução. O polietileno de média pressão é obtido a uma temperatura de aproximadamente 150 graus, uma pressão não superior a 4 megapascais e também na presença de um catalisador. PSD da solução precipita na forma de flocos. O produto obtido como descrito acima tem um peso molecular médio ponderal não superior a 400 mil, um grau de cristalinidade não superior a 90 por cento. A produção de polietileno linear de alta pressão é realizada por meio 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, no entanto, difere em ramificações laterais mais longas e numerosas. A produção de polietileno linear é realizada de duas maneiras: 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 de polietileno linear pelo segundo método é realizada em reator de leito fluidizado. O etileno é alimentado no reator, enquanto o polímero é por sua vez retirado continuamente. No entanto, o nível do leito liquefeito é mantido constantemente no reator. O processo ocorre a uma temperatura de cerca de cem graus, pressão de 689 a 2068 kN/m2. A eficiência deste método de polimerização na fase líquida é inferior à da fase gasosa.

Vídeo como fazer:

Vale ressaltar que esse método também tem suas vantagens, a saber: o tamanho da instalação é muito menor que o dos equipamentos para polimerização em fase gasosa e investimento de capital muito menor. Praticamente semelhante é o método no reator com um agitador usando catalisadores Ziegler. Isso resulta em saída máxima. Não muito tempo atrás, para a produção de polietileno linear, a tecnologia começou a ser usada, como resultado da utilização de catalisadores de metaloceno. 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 suas propriedades, respectivamente, e são usados ​​para resolver vários problemas. Além dos métodos acima de polimerização de etileno, existem outros, mas não receberam distribuição na indústria.

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Introdução

O aumento médio no consumo de PE na Ucrânia nos últimos 3 anos foi de 31% de todos os tipos de polímeros. A produção atual de polietileno na Ucrânia está concentrada na CJSC "Lukor" (Kalush, região de Ivano-Frankivsk). Anualmente este empreendimento produz 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 chapas. O restante vai para produtos moldados por injeção, revestimentos, materiais isolantes para a indústria de cabos, produtos de extrusão, produtos soprados e tubos. Mas esta é apenas uma visão superficial do uso do polietileno, que será discutida com mais detalhes neste artigo.

Esse trabalho de conclusão de cursoé um:

revisão e análise de literatura científica e técnica, adquirindo habilidades para trabalhar com ela;

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

Consideração da base da matéria-prima a partir da qual é feito, incluindo todos os tipos de aditivos que são adicionados ao polietileno;

· estudo 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. Variedade

O polietileno de alta densidade (LDPE) é uma substância dura e elástica com acabamento fosco ou perolado. cor branca, ao toque que lembra parafina; é inodoro, não tóxico, combustível (continua a queimar após ser retirado da chama). O polietileno produzido a alta pressão tem estrutura ramificada e o polietileno de baixa densidade pertence ao grupo polímeros termoplásticos. Na fig. 1 mostra um grânulo de polietileno.

Arroz. 1 grânulo de PEBD

O polietileno é usado ao aplicar isolamento e revestimento de polietileno em cabos elétricos. É possível extrudar polietileno em mistura com substâncias em pó para obter polietileno poroso.

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

Tubulações feitas de polietileno são muito mais leves e baratas. Os tubos são feitos com um diâmetro de 0,012-0,15 me até 1-1,5 m. O comprimento dos tubos pode chegar a 120 m. A flexibilidade e elasticidade dos tubos permite que sejam enrolados em tambores, o que é muito conveniente no transporte e colocando-os. Os tubos de polietileno não estão absolutamente sujeitos à corrosão, não estouram quando a água congela neles. Na indústria química, são usados ​​para transportar líquidos corrosivos. Conexões, válvulas, válvulas, guarnições e outros acessórios de conexão também são feitos de polietileno.

O polietileno cobre madeira, papel, papelão. Aplica-se desde hot melts de polietileno ao papel e confere-lhe brilho, brilho de impressão, boa flexibilidade a baixas temperaturas. O polietileno é usado para produzir fibras que podem ser usadas para fazer cordas marítimas, redes filtrantes, tecidos, tecidos para estofados para carros. Na indústria têxtil, o polietileno é usado para impregnar tecidos para criar um material repelente à água, melhorar a resistência ao rasgo e aumentar a resistência das costuras.

Instrumentos médicos são feitos de polietileno, é usado em cirurgia plástica e tecnologia protética.

A moldagem por injeção principal não é apenas para peças de máquinas individuais, mas também para caixas de instrumentos e outros produtos figurados.

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

Devido às suas excelentes propriedades isolantes elétricas, o polietileno tornou-se um material indispensável para o isolamento de cabos de televisão, telefone e telégrafo.

A adição de polietileno de baixo peso molecular às 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 borracha.

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

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

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

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

A designação das classes de base consiste no nome do material "polietileno" e oito dígitos. O primeiro dígito "1" indica que o processo de polimerização de etileno prossegue em alta pressão em reatores tubulares e agitados 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 de polietileno. Os próximos três dígitos, escritos com um hífen, indicam dez vezes o valor do índice de fluxo de fusão.

Após a marca do polietileno, o grau é indicado.

2. Matéria-prima para produção de polietileno

2.1 Matéria prima principal

Etileno. Etileno -- composto químico, descrito pela fórmula C2H4, um gás incolor com um leve odor. É o alceno mais simples (olefina). Contém uma ligação dupla e, portanto, pertence a compostos insaturados, possui uma alta reatividade. O etileno praticamente não é encontrado na natureza. Em pequenas quantidades, é formado nos tecidos de plantas e animais como produto intermediário do metabolismo. Desempenha um papel extremamente importante na indústria, sendo o composto orgânico mais produzido no mundo.

Atualmente, a principal fonte de produção de etileno é a pirólise de hidrocarbonetos saturados gasosos e líquidos: etano, propano e gasolinas de destilação 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

A 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 em quantidade notável, por exemplo 5-10%, reduz a concentração de etileno em uma quantidade significativa, dada a baixa compressibilidade do etileno.

Aditivos ativos para etileno, como compostos do tipo vinil, geralmente copolimerizam com etileno, alteram as propriedades do polímero resultante e afetam a taxa de polimerização.

Dependendo do teor de impurezas, as especificações prevêem a produção de três graus de etileno liquefeito: A, B e C. O etileno dos graus A e B é utilizado para a produção de polietileno e óxido de etileno. Etileno grau B - para a produção de outros produtos orgânicos. O etileno liquefeito deve cumprir os requisitos e normas.

Catalisadores (iniciadores). Como catalisadores para a polimerização do etileno, são utilizados principalmente oxigênio molecular e peróxidos orgânicos. Dos peróxidos na indústria, o peróxido de di-terc-butil, terc-butilperbenzoato, etc., encontrou o maior uso. O efeito do iniciador depende do grau e da taxa de sua decomposição a uma determinada temperatura e da capacidade de os radicais formados para reagir com o monômero.

Outro fator que caracteriza o iniciador é o teor 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 (С8Н18О2)

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).

Terc-butilperbenzoato (С11Н14О3)

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

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

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

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

Tabela 2. Exemplos de cargas com propriedades especiais

Os plastificantes são substâncias pouco voláteis, principalmente líquidas, que conferem maior plasticidade à mistura, o que facilita a moldagem dos produtos, evita a fragilidade do material a baixas temperaturas e aumenta sua flexibilidade e elasticidade. Com um aumento no conteúdo do plastificante, a resistência à tração e compressão do polímero diminui, mas a resistência ao impacto e a capacidade de alongamento aumentam acentuadamente. Os plastificantes mais comuns são borracha butílica, ftalato dibutílico, fosfato tricresil, cânfora, estearato de alumínio, ácido oleico, glicerina, etc.

Os corantes são usados ​​para dar ao produto a cor desejada.

Endurecedores (por exemplo, urotropina, cal, magnésia) são introduzidos na composição da massa plástica para acelerar a transição do polímero para um estado sólido, infusível, no qual eles não fundem ou se dissolvem. Neste caso, o polímero forma uma estrutura tridimensional.

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

Formadores de poros - para a produção de espuma e polietileno de espuma.

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

Os lubrificantes permitem 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 Fundamentos teóricos do processo de polimerização de etileno

A polimerização do etileno a alta pressão prossegue de acordo com o mecanismo da cadeia radical, que consiste nos estágios de iniciação, crescimento da cadeia e terminação da cadeia.

A iniciação do processo consiste na formação de radicais ativos

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

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

As moléculas de etileno são adicionadas sequencialmente 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 acontece quando uma macromolécula inativa é formada a partir de dois radicais em crescimento:

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

Ou, quando dois radicais em crescimento formam duas macromoléculas inativas, uma das quais tem 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 velocidade do processo de polimerização.

Na polimerização de etileno de acordo com o mecanismo acima, deve-se esperar a formação de um polímero saturado linear.

No entanto, na realidade, dependendo das condições da reação, são obtidas macromoléculas mais ou menos ramificadas contendo uma pequena quantidade de ligações duplas (o que também se deve à ocorrência da reação de transferência de cadeia).

Existem duas variantes da reação de transferência de cadeia no polímero: intramolecular e intermolecular.

Durante a transferência de cadeia intramolecular de um radical de polímero 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 seção final da cadeia formada como resultado da transferência é uma ramificação na forma de uma ramificação lateral butílica. Assim, cadeias laterais curtas são formadas. 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 Equipamento para produção de polietileno a alta pressão

A polimerização do etileno a alta pressão é realizada em reatores tipo tubular ou autoclave.

A polimerização pode ocorrer em bloco ("in bulk"), 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 realizada em meio solvente.

A polimerização em bloco é relativamente difícil de controlar devido à alta exotermicidade do processo.

Durante a polimerização, a temperatura de reação, bem como a viscosidade da massa de reação, devem ser controladas com precisão para melhorar a transferência de massa.

Remoção de calor através da parede do reator, resfriamento da mistura reacional com gás fresco por injeção adicional parcial no reator, diminuição da temperatura fornecida à polimerização do etileno - todas essas medidas não fornecem remoção de calor suficiente para 100% de polimerização do etileno. Para evitar uma grande liberação de calor, na qual ocorre a decomposição térmica do etileno, a reação é retardada artificialmente no estágio correspondente a um grau de conversão de 15-20% (em melhor caso 30%). O etileno não reagido é separado e reciclado. Assim, os princípios subjacentes à polimerização do etileno em alta pressão são bastante simples, mas o processo é específico e requer equipamentos sofisticados, instrumentação e automação.

3.3 O principal esquema tecnológico de uma planta industrial

O esquema tecnológico para a produção de polietileno usando etileno liquefeito é mostrado na fig. 2

O esquema tecnológico de produção de polietileno considerado 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 pelo analisador de gás 2, é comprimido pelo compressor de pistão 3, enquanto sua densidade atinge a densidade de hidrocarbonetos líquidos leves (400-500 kg/m3), e é enviado através do pós-resfriador 4 para o dispositivo de condensação de etileno 5, de onde com gás de reciclagem entra no armazenamento 6 de etileno fresco liquefeito e de retorno.

O eteno liquefeito é retirado do armazenamento e enviado para a unidade de refrigeração de propileno para "subresfriamento". O etileno sub-resfriado é alimentado a uma bomba centrífuga multiestágio 7, na qual é comprimido a uma pressão intermediária - pressão de sucção de bombas de alta pressão. Antes de entrar no sistema de alta pressão, o etileno passa por uma série de filtros que removem as impurezas. No tubo de sucção por uma bomba de alta pressão

pressão, aditivos, catalisadores e ar são introduzidos (com iniciação de oxigênio). Aditivos contendo etileno e um catalisador entram em um coletor comum que alimenta quatro bombas de alta pressão idênticas 8 operando em paralelo. O etileno é comprimido a uma pressão limite de 150-270 MPa. O etileno após compressão em bombas de alta pressão é alimentado no reator 9 em um ou mais pontos (200°C). Na saída das bombas e na saída do reator, a pressão é medida com tensiômetros especiais. Eles mostram e registram a pressão. Para liberar automaticamente o etileno na atmosfera em caso de aumento de pressão acima do valor definido, é instalada uma válvula de liberação de emergência.

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

A separação do polietileno obtido do etileno não reagido é realizada em um grande coletor vertical de polímero com uma camisa de vapor 10. O nível de 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 direcionada para uma peneira 12 e depois para um secador centrífugo 13. O polímero seco flui por gravidade para uma das duas tremonhas.

Do coletor de produto, o gás quente, passando pela caldeira de calor residual 14, é resfriado em um refrigerador de água 15. A separação de polímeros de baixo peso molecular é realizada nos separadores 16. Purificado em armadilhas preenchidas com lã de vidro 17, o gás entra em um 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 alimentados na bomba de alta pressão 8 para mistura com o etileno.

Existem vários métodos para melhorar a eficiência da produção de polietileno. Deve ser realizado introduzindo unidades de grande capacidade unitária e intensificando a produção com base no progresso científico e tecnológico. Aumentar a produtividade dos reatores intensificando e aumentando a eficiência de sua operação não requer grandes gastos de capital e é realizado melhorando o projeto dos dispositivos de reação e otimizando o progresso tecnológico da polimerização.

Um aumento efetivo na produtividade de uma unidade de volume de reação é possível aumentando a conversão de etileno por passe, que é influenciada principalmente pelos seguintes fatores:

1) abaixamento da temperatura do gás que entra na polimerização;

2) aumento da temperatura na zona de reação;

3) aumento da pressão (para criar um meio 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 a uma distribuição mais perfeita de gás fresco ao longo do comprimento do reator;

5) Uso de iniciadores de polimerização mais eficientes;

6) Melhor mistura da massa de reação;

7) Aumentar a pureza do etileno original;

8) Aperfeiçoamento de projetos de dispositivos de reação e esquemas tecnológicos.

Também é interessante reciclar e reciclar resíduos de polietileno, como contêineres. Os recipientes de polietileno são usados ​​em muitas indústrias: cosmética, química, alimentícia, etc. Para a reciclagem do polietileno, os recipientes de vários produtos devem ser triturados, secos, refundidos a vácuo e granulados. No entanto, esse polietileno tem um índice de estiramento relativo menor, ou seja, é menos durável e sua composição é menos homogênea. Essas deficiências são eliminadas pela adição de lubrificantes.

4. Controle de qualidade de polietileno

4.1 Indicadores de qualidade de polietileno

produção mercado de sortimento de polietileno

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 de acordo com os seguintes indicadores:

Densidade;

· Massa molecular;

· Índice de fluxo de fusão;

· Viscosidade;

· Dispersão das taxas de fluxo de fusão dentro do lote;

O número de inclusões;

· Teste tecnológico sobre a aparência do filme;

· Resistência à fissuração;

Resistência à tração;

· Resistência à tracção;

· Alongamento na ruptura;

Fração de massa de substâncias extraíveis;

Cheiro e sabor de extratos de água;

· Resistência ao envelhecimento termo-oxidativo;

· Resistência ao envelhecimento foto-oxidativo (por irradiação, conforme a fração mássica da fuligem, conforme a uniformidade de distribuição da fuligem);

Fração de massa de substâncias voláteis.

Os principais indicadores listados, segundo os quais o controle de qualidade obrigatório é realizado, são o peso molecular do polietileno, sua densidade, viscosidade, índice de fluidez. A Tabela 3 apresenta padrões de desempenho de qualidade para vários graus básicos.

Tabela 3 Indicadores de qualidade dos graus básicos de polietileno

4.2 Métodos para determinar a qualidade

Determinação do peso molecular:

O polietileno tem uma 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, então 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, i.e. o "peso molecular" médio entre os locais de reticulação. O grau de reticulação pode ser estimado a partir do grau de intumescimento do polímero em solventes.

O peso molecular dos polímeros pode ser determinado por vários métodos, e cada método é aplicável à medição dos pesos moleculares situados nos intervalos apropriados.

Todos esses métodos, com exceção do método do "grupo terminal", são baseados em uma mudança em algumas propriedades de soluções diluídas de polímeros em proporção ao número de moléculas do soluto; é necessário um aparelho complexo para determinar o peso molecular por tais métodos. Portanto, as fábricas têm usado até agora o método viscométrico mais simples e rápido e o peso molecular é calculado a partir do valor encontrado da viscosidade da solução.

Método para determinação de grupos terminais. 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 numérico do polímero pode ser calculado. Como o número relativo de grupos terminais em uma amostra de polímero com alto peso molecular é muito pequeno, a precisão de sua determinação é baixa. Este método determina o peso molecular até 3 104.

Ebulioscopia e crioscopia. Nesses métodos, o peso molecular é calculado a partir do aumento do ponto de ebulição ou 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 usar o método ebulioscópico, um solvente com baixo ponto de ebulição é usado para evitar a degradação do polímero. A escolha do solvente para o método crioscópico é ainda mais difícil, pois. como as macromoléculas de polímero podem precipitar do solvente antes de atingir o ponto de congelamento do solvente ou junto com o solvente. O intervalo para determinar o 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 passar moléculas de solvente e reter macromoléculas com peso molecular de até 30.000 (o uso do método osmótico para polímeros de menor massa não é confiável). O intervalo para determinar o 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 baseia-se 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. O intervalo para determinar o peso molecular é 104-107.

Método de sedimentação (ou sedimentação) em uma ultracentrífuga. Ao assentar a suspensão, a decantação gradual das partículas e a taxa de decantação podem ser usadas para calcular a massa de partículas da substância suspensa, se for usado um campo centrífugo muito forte, em uma ultracentrífuga. A velocidade de rotação do rotor da centrífuga deve ser de pelo menos 1000 rpm. A partir da taxa de deposição, pode-se calcular não apenas o peso molecular do polímero, mas também a distribuição sobre os pesos moleculares. O intervalo para determinar os pesos moleculares 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, viscosidade do solvente e concentração do polímero. O peso molecular calculado a partir da característica de viscosidade é chamado de peso molecular médio da viscosidade e geralmente é expresso pelo valor de seu logaritmo.

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

Determinação da densidade aparente (massa a granel):

Método de medição e pesagem. O método consiste em determinar a densidade de uma substância pela razão entre a massa da amostra e seu volume, determinada por pesagem e medição diretas. É possível medir o volume por outros métodos, como o volume deslocado de líquido para amostras de forma irregular ou difícil de medir. O método é utilizado para determinar a densidade (peso volumétrico) de produtos e produtos semi-acabados (hastes, barras, tubos) e fornece uma precisão de medição de até 0,5% com uma precisão de medição de volume de 0,3% e 0,2% de massa.

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 destina-se a determinar a densidade (peso a granel) de produtos moldados (hastes, barras, tubos); 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 da amostra com a densidade de um líquido conhecido no momento em que a amostra entra em estado de suspensão. O método é usado para determinar a densidade de plásticos (principalmente poliolefinas) na forma de grânulos e quaisquer produtos moldados.Como fluido de trabalho, é utilizada uma mistura de álcool etílico e água. O método é adequado para determinar a densidade de polímeros de 910 kg/m3 (0,9100 g/cm3) com uma precisão de 0,0002 g/cm3.

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

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

Atualmente, o polietileno, tanto de baixa como de alta densidade, encontra-se amplamente distribuído no mercado, cuja maior parte recai sobre recipientes e embalagens. vários tipos produtos. Portanto, é necessário prestar muita atenção à qualidade e às propriedades desse material.

No decorrer do trabalho, aprendi que o polietileno de alta pressão tem baixa densidade e pertence ao grupo dos polímeros termoplásticos. Tem inércia química, leveza e resistência, a capacidade de esticar. 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, são impregnados com tecido e papel.

A matéria-prima do polietileno é o eteno e catalisadores. Mas em sua forma pura, raramente é produzido. A variedade de suas marcas 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 sua qualidade.

Também aprendi que a polimerização do polietileno ocorre a temperaturas e pressões elevadas, e para evitar a decomposição térmica do etileno ou a inibição da reação é necessário um monitoramento constante. Portanto, um grande número de instrumentação e automação é usado na produção.

Os principais indicadores pelos quais o polietileno é caracterizado são seu peso molecular, densidade e fluxo de fusão. De acordo com esses indicadores, a qualidade do polietileno é determinada em laboratórios, bem como na própria produção: no reator, diretamente na saída do reator, grânulos de polietileno prontos.

A tecnologia de polietileno requer estrita aderência aos regulamentos 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 pode obter material de alta qualidade.

Extraordinariamente assunto quente no momento, a reciclagem de resíduos de polietileno tornou-se, uma vez que não se decompõe e polui o meio ambiente. Os cientistas já desenvolveram vários 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 triagem de resíduos.

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O principal método industrial para a produção de PEBD é a polimerização radicalar do etileno a granel a uma temperatura de 200-320°C e pressões de 150-350 MPa. A polimerização é realizada em unidades contínuas de várias capacidades de 0,5 a 20 t/h.

O processo tecnológico de produção de PEBD inclui as seguintes etapas principais: compressão do etileno até a pressão de reação; dosagem do indicador; dosagem de modificador; polimerização de etileno; separação de polietileno e etileno não reagido; resfriamento e purificação de etileno não reagido (gás de retorno); granulação de polietileno fundido; confecção, incluindo desidratação e secagem de grânulos de polietileno, distribuição para recipientes de análise e determinação da qualidade do polietileno, formação de lotes em recipientes de commodities, 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. ESQUEMAS TECNOLÓGICOS.

As instalações de produção de PEBD consistem em unidades de síntese e unidades de confecção e pós-tratamento.

O etileno da planta de separação de gás ou armazenamento é fornecido sob uma pressão de 1-2 MPa e a uma temperatura de 10-40 °C ao receptor, onde o etileno e o oxigênio de baixa pressão de retorno (quando usado como iniciador) são introduzidos no isto. A mistura é comprimida por um compressor de pressão intermediária de até 25-30 MPa. é conectado à corrente de etileno de retorno de pressão intermediária, comprimida pelo compressor de pressão de reação a 150-350 MPa e enviada para o reator. Iniciadores de peróxido, se usados ​​no processo de polimerização, são introduzidos na mistura de reação por meio de uma bomba diretamente antes do reator. O etileno é polimerizado no reator a uma temperatura de 200-320 C. Este diagrama mostra um reator do tipo tubular, mas reatores de autoclave também podem ser usados.

O polietileno fundido formado no reator, juntamente com o etileno não reagido (a conversão de 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 não reagido. O polietileno fundido do fundo 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 (refrigeradores, ciclones), onde ocorre o resfriamento gradual a 30-40 °C e o polietileno de baixo peso molecular é liberado e, em seguida, é alimentado ao sucção do compressor de pressão de reação. 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 mecanicamente arrastado (gás de retorno de baixa pressão) é liberado do polietileno, que entra no receptor através de um sistema de resfriamento e purificação (frigorífico, ciclone). Do receptor, o gás de retorno de baixa pressão comprimido pelo 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, na forma de grânulos, é pneumaticamente ou hidrotransportado para confecção e processamento adicional.

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

Uma série de nós adicionais em comparação com o esquema tecnológico para a síntese do LDPE tradicional tem um esquema tecnológico para a produção de polietileno linear de alta pressão, que é um copolímero de etileno com uma a-olefina superior (buteno-1, hexeno- 1, octeno-1) e obtido por copolimerização por um mecanismo de coordenação aniônica sob a influência de catalisadores organometálicos complexos. Assim, o etileno fornecido à planta sofre purificação adicional. Comonômero - a-olefina é introduzida no gás de retorno de pressão intermediária após seu resfriamento e purificação. Após o reator, um desativador é adicionado para evitar que ocorra a polimerização no sistema de separação polímero-monômero. Os catalisadores são alimentados diretamente no reator.

Nos últimos anos, vários fabricantes estrangeiros de PEBD organizaram a produção de PEBDL em plantas industriais de PEBD, equipando-as com o equipamento adicional necessário.

O polietileno granulado da unidade de síntese, misturado com água, será alimentado na unidade de desidratação e secagem de polietileno, que é composta por um separador de água e uma centrífuga. O polietileno seco entra na tremonha de recebimento e dele, por meio de balanças automáticas, em uma das caixas de análise. As caixas de análise são projetadas para armazenar polietileno durante a análise e são preenchidas uma a uma. Após a determinação das propriedades, o polietileno é enviado por meio de transporte pneumático para o misturador de ar, para o bunker do produto abaixo do padrão ou para os bunkers do produto comercial.

O polietileno é medido em um misturador de ar para equalizar suas propriedades em um lote composto por produtos de várias caixas de análise.

Do misturador, o polietileno é encaminhado para os bunkers do produto comercial, de onde é embarcado para tanques ferroviários, cisternas ou contêineres, bem como para ensacamento. Todos os funis são purgados com ar para evitar o acúmulo de etileno.

Para obter composições, o polietileno dos bunkers do produto comercial entra no bunker de abastecimento. Estabilizantes, corantes ou outros aditivos são alimentados na tremonha de abastecimento, geralmente na forma de um 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 a granulação em granulador subaquático, separação da água em separador de água e secagem em centrífuga, a composição de polietileno entra nos silos de produtos comerciais. Dos bunkers, o produto é enviado para embarque ou embalagem.