Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полиолефины. Часть 2

21 июня 2020
Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полиолефины. Часть 2

Продолжаем описание технологии производства LDPE. Пероксидные инициаторы вводятся в различных точках по всей длине системы, где температуры точно контролируются. Введение инициатора или смеси этилен / воздух в различных точках реактора создает ряд зон с более высокими температурами (так называемые пики), за которыми следуют зоны охлаждения, в которых тепло реакции отводят из смеси этилен / полимер. Эти температурные пики / циклы охлаждения могут повторяться несколько раз по длине реактора. Из-за переноса тепла через стенки реактора трубчатый реактор имеет более высокую степень конверсии полимера, чем автоклав. В трубчатом реакторе может быть достигнута степень конверсии до 36%, тогда как автоклавные реакторы достигают приблизительно 20%.

Конверсия в полимер влияет на свойства продукта. При более высоких показателях конверсии степень разветвления увеличивается. Экзотермическое тепло можно рекуперировать из реактора через охлаждающие рубашки, поскольку в трубчатой системе не происходит обратного перемешивания и время пребывания ограничено. Экзотермическое тепло от реакции отводится через водяные элементы на наружных стенках трубки. При выходе из реактора материал проходит через сепараторы среднего и низкого давления (отделяет этилен от полиэтилена), а полиэтилен перемещается в экструдер. В автоклавном процессе полимеризация происходит в серии реакторов с перемешиванием (обычно от 2 до 6). Инициатор свободных радикалов вводится в каждый из различных реакторов для оптимизации производительности, поскольку в качестве инициаторов используются исключительно органические пероксиды. Температура реакции контролируется количеством вводимого пероксида. Исходный газообразный этилен и пероксид вводят в компрессор, а затем закачивают вместе с пероксидным инициатором в цилиндрический сосуд с перемешиванием в автоклаве.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полиолефины. Часть 2

Специальные конструкции разделяют реактор на отдельные зоны, позволяющие контролировать молекулярные частицы и количество LCB полимера в этих зонах. В отличие от трубчатого реактора обратное перемешивание происходит в автоклавной системе. Стенки автоклавного блока имеют большую толщину, чтобы выдерживать возникающие высокие давления. Тепло реакции снимается введением свежего реагента. При выходе из реактора материал проходит через сепараторы среднего и низкого давления (отделяет этилен от LDPE полимера). После этого полимер вступает в процесс гранулирования. Один или несколько сомономеров могут быть полимеризованы с этиленом и смесью инициаторов, используемой для получения желаемой производительности реактора и микроструктуры полимера. Как уже упоминалось, реакция полимеризации представляет собой свободнорадикальную полимеризацию с органическими пероксидами, обеспечивающими источник свободных радикалов, которые являются маложивущими реакционноспособными интермедиатами с непарными электронами.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полиолефины. Часть 2

Реакция начинается, когда свободный радикал реагирует с молекулой этилена, образуя новую молекулу, пока рост длинноцепочечных молекул не закончится. При высоких давлениях стадия полимеризации проходит очень быстро. Процесс полимеризации может быть описан классическим кинетическим описанием свободнорадикальной (цепной) полимеризации. При упрощении механизма свободных радикалов можно выделить следующие этапы. Первый из них – инициирование: Свободнорадикальные фрагменты для полимеризации образуются в результате реакции между свободнорадикальными фрагментами первичного инициатора и виниловыми молекулами. Свободные радикалы образуются при термической диссоциации инициаторов. Свободные радикалы – это молекулы с непарными электронами.

Далее идет стадия распространения. На этом этапе полимеризация протекает через серию добавлений мономерных молекул к растущей полимерной цепи, причем блок свободных радикалов перемещается на конец растущей цепи после каждого добавления. После этого активные свободные радикалы разрушаются либо молекулярными связями, либо непропорционально, что бывает реже. Другой класс реакций определяет молекулярную массу и молекулярно-массовое распределение полимера. Наконец, активные блоки свободных радикалов на концах растущих цепей переходят на другой блок той же молекулы полимера, других молекул, а также молекулы растворителя, мономера или модификатора. Подобный цепочечный перенос влияет на размер, структуру и концевые группы полимеров. Агенты переноса цепи (модификаторы) способны отдавать атомы водорода в процессе этой реакции.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полиолефины. Часть 2

Полиэтилен высокой плотности (HDPE или ПЭВП, а также ПНД) производится с использованием каталитических систем Циглера-Натта (ZeN). Он имеет структуру, совершенно отличную от структуры, полученной радикальной полимеризацией, с гораздо более низкой степенью разветвления (0,5-3 у HDPE против 15-30 у LDPE боковых цепей на 500 единиц мономера). Перенос цепи в полимер невозможен при координационной полимеризации. ПЭНП и ПЭВП относятся к разветвленному и линейному полиэтиленам соответственно. Низкая степень разветвления приводит к высокой кристалличности (70-90%) по сравнению с (40-60%) в случае ПЭНП и более высокой скорости кристаллизации. Это увеличивает плотность полимера (0,94-0,96 г / мл против 0,91-0,93 г / мл) и температуру плавления кристаллов (130-138 °С против 105-115 °С). По сравнению с LDPE, HDPE отличается более высоким пределом прочности, жесткостью, химической стойкостью, повышенной термостойкостью, однако снижается устойчивость к растрескиванию и увеличивается низкотемпературная хрупкость. Таким образом, HDPE имеет гораздо большую жесткость, чем LDPE, и может использоваться в конструкционных применениях.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полиолефины. Часть 2

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад