Переработка полиэтилена в гранулы: Переработка полиэтилена: технология, оборудование, продукция

Содержание

Вторичная переработка полиэтилена. Компания «РЕЦИКЛИНГПРОМ»

Уникальные эксплуатационные характеристики полиэтилена позволяют использовать его практически во всех отраслях народного хозяйства. Однако его повсеместное использование стало причиной серьезных экологических проблем. Главный недостаток полиэтилена, как и любого полимера – длительный период саморазложения. В естественных условиях он разлагается сотни лет, выделяя токсичные вещества в окружающую среду.

Если сокращение объемов производства пластиковых изделий – практически невыполнимая задача, то выходом в данной ситуации становится внедрение технологии рециклинга. Ежегодно количество предприятий, специализирующихся на утилизации отходов, возрастает. Переработка полимеров и их повторное использование становится не только способом защитить экосистему планеты, но и перспективным направлением для инвестиций.

Технологический процесс переработки полиэтилена

В зависимости от вида и сферы использования ПЭ-изделий методы вторичной переработки и необходимое оборудование будут различаться. Но классический алгоритм утилизации включает в себя следующие основные этапы:

Сбор и сортировка. Полиэтиленовые изделия отделяются механически или вручную от другого мусора, сортируются по цвету, габаритам и видам.
Очистка. Отсортированные изделия промываются и сушатся в специальных мойках. Пропустить эту стадию можно только в случае использования незагрязненных отходов (коммерческих или промышленных).
Измельчение. Отходы измельчаются до однородной фракции с помощью специальных дробилок и шредеров.
Промывка и сушка. Измельченное сырье поступает во флотационные ванны, где происходит отделение тяжелых и твердых примесей. Промытый материал отжимают в центрифугах и высушивают в термической камере.
Агломерация. Промытый и высушенный полиэтилен загружается в агломератор, где под давлением и при повышенной температуре расплавляется и перемешивается в однородную массу. Полученная смесь подвергается шоковому охлаждению водой, в результате чего спекается в катышки неоднородной формы (агломерат).
Гранулирование. Полученный агломерат поступает в экструдер для дальнейшей обработки. На данном этапе происходит его очистка от посторонних примесей, дегазация, усреднение состава, а также добавляются различные модификаторы. Расплавленная масса продавливается через формовочные отверстия и выходит из экструдера в форме нитей, которые охлаждаются и режутся на готовые гранулы.

Современные линии по переработке полиэтилена могут включать пласткомпакторы вместо агломераторов. Они работают с влажным сырьем, что позволяет исключить стадию сушки, а разогрев материала осуществляется за счет силы трения. Минимизирование теплового и механического воздействия снижает деструкцию полимерных цепочек, что положительно сказывается на качестве готовой продукции.

Оборудование для переработки полиэтилена

Профессиональное оборудование позволяет снизить вклад ручного труда, автоматизировав и ускорив процесс. Стандартная линия по переработке полиэтилена включает в себя:

моечные комплексы;
дробилки и шредеры;
флотационные ванны и гидроциклоны;
центрифуги, термические камеры;
агломераторы;
линии грануляции.

В настоящее время доступен широкий перечень аппаратов и комплектующих для них как отечественного, так и импортного производства. Покупателям предлагаются отдельные станки или готовые технологические линии полного цикла.

Переработка полиэтилена, виды, технологии, куда сдать отходы полиэтилена. Статьи «РЕЦИКЛИНГПРОМ»

Полиэтилен сегодня встречается нам чаще, чем естественные природные материалы – это пленка, упаковки, емкости, наклейки и изделия различного технического назначения. Большинство таких товаров имеют ограниченный срок использования и в скором времени отправляются на свалки, где лежат и разлагаются много десятков лет. На самом деле полиэтилен легко перерабатывается и может использоваться повторно. Именно поэтому утилизация данного материала является весьма востребованной проблемой сегодня, особенно в России и в странах СНГ, где рециклинг только начинает развиваться

Разновидности полиэтиленовых отходов

Сырьем
для полиэтилена является обычный этилен, который подлежит полимеризации под
давлением и при определенной температуре. Именно от этих критериев зависят
свойства материала, которые удается получить на выходе. В зависимости от вида
отходы подлежат сортировке, каждый из них отдельно направляется на переработку.

Виды
полиэтилена:

ПНД – полиэтилен низкого давления. Его производство осуществляется при давлении ниже 2 МПа и при температуре до 150 градусов по Цельсию. Востребован для производства водопроводных труб, также на свалке можно обнаружить и другие отходы из ПНД: емкости и различные канистры. Плавится при нагреве от 125 градусов и выше.
ПВД – полиэтилен высокого давления. Его изготавливают в специальных трубчатых реакторах или в автоклавах при температуре до 260 градусов. Уступает по прочности предыдущему образцу, плавится при 103 градусов по Цельсию. Из него делают пленку, мешки для мусора, хозяйственный инвентарь.
ПСД – полиэтилен среднего давления. Это промежуточный вид материала между предыдущими образцами, его изготавливают при давлении 3-4 Мпа и при температуре 100-120 градусов. Отличается прочностью и эластичностью. Из ПСД делают толстые упаковочные материалы.
ЛПВД – линейный полиэтилен высокого давления. Его производят с использованием катализаторов, что обеспечивает высокую прочность и эластичность. Из него изготавливают тонкие пленки.
Сшитый полиэтилен – отличается от предыдущих образцов наличием модифицированной поперечно сшитой структурой. Он выигрывает по свойствам у всех перечисленных выше образцов, включая устойчивость к ультрафиолету.

Почему отходы нуждаются в переработке?

Полиэтилен
– прочный материал, устойчивый к воздействию кислот и щелочей. В связи с такой
особенностью его невозможно уничтожить в бытовых условиях, а при горении он плавится,
но не сгорает и выделяет токсичный формальдегид. Естественным образом
полиэтилен разлагается сотни лет, выделяя в почву вредные вещества, которые
нарушают природное равновесие.

Проблема не только в сложности переработки полиэтилена, но и в выпускаемых объемах этого материала – рынок буквально заполонила упаковка и емкости из этого сырья. Даже в развитых странах запада с организованным рециклингом не всегда хватает сил для полной утилизации полиэтилена. В России и в странах СНГ данный вопрос является очень актуальным и требует незамедлительного решения.

Особенности переработки

Утилизация полиэтилена
производится последовательно и включает следующие этапы:

Сортировка отходов – полиэтилен разделяют на несколько групп в зависимости от типа материала. Данная процедура может производиться как вручную, так и с помощью специального оборудования.
Затем полиэтилен измельчают для удобства дальнейшей переработки. Для этого используют шредеры и дробилки.
Очистку сырья от включений и грязи обеспечивает мойка, которая может производиться в один или в несколько этапов.
Удаление влаги обеспечивают специальные центрифуги, в них проходит первичная сушка. Завершают ее сушильные камеры, в которые перенаправляется сырье.
Расплавление или агломерация – после сушки измельченные отходы расплавляются сушильной камере до специальных гранул. Сначала производится нагрев до удаления газов, после чего сырье пропускают через специальные формовочные отверстия.

Переработка полиэтилена с
большим количеством посторонних включений отличается – он подвергается
пиролизу, в процессе которого производится полное разложение с образованием
смол и газов, последние улавливаются фильтрами.

Что изготавливают из вторсырья?

ПНД и ПВД
перерабатываются до вторсырья, из которого изготавливают различные материалы.
Чтобы не допустить снижения прочности и «старения», в сырье добавляются
специальные присадки. Контрольные образцы регулярно проходят тестирование на
соответствие требованиям по прочности, герметичности и температуре плавления.

Сшитый
полиэтилен и образцы с большим количеством примесей не подлежат переработке, из-за
их молекулярной структуры из них практически невозможно получить гранулы. Такие
материалы подвергаются пиролизу и идут на печное топливо.

Прием отходов полиэтилена

Сдавать
полиэтилен можно в специализированные компании, которые занимаются утилизацией.
Они преимущественно находятся в Московской и Ленинградской областях, прием
осуществляется по весу. При отправлении заявки нужно заранее обсудить с
менеджером все особенности сотрудничества.

Компания
«РЕЦИКЛИНГПРОМ» принимает все виды полиэтилена на выгодных условиях – вывоз
партии более 500 кг осуществляется бесплатно. После утилизации клиенту выдаются
бумаги о переработке для подтверждения законной ликвидации мусора.

Что такое процесс грануляции? | Грануляция пластика

Знания

Технология грануляции пластика в основном используется в производстве пластиковых изделий и переработке ресурсов для производства различных пластиковых изделий или пластикового сырья и имеет как экологические, так и экономические преимущества.

Опубликовано: 12 августа 2021 г.

Что такое пластиковая грануляция?
Что такое экструзионная грануляция?

Что такое пластиковая грануляция?

Грануляция пластика — это процесс получения пластика и уменьшения его размера, чтобы его можно было использовать в производстве пластика. Производственные возможности машин для литья под давлением в индустрии пластмасс ограничены. Во время инъекции пластиковый продукт может образовывать точки охлаждения и корки. Система впрыска может не иметь выпускного устройства, что может привести к образованию пузырьков и радиальному распределению потока в продуктах. Одним из решений, которое может компенсировать недостатки машины для литья под давлением, является двухшнековый экструдер, используемый для грануляции, который обладает сильной пластифицирующей способностью и имеет вытяжное устройство. После того, как материал пластифицируется двухшнековым экструдером, материал может достигать дисперсии на молекулярном уровне, а вакуумное вытяжное устройство может удалять избыток воды и загрязненных газов, образующихся при разложении материала.

Что такое экструзионная грануляция?

Процесс экструзионной грануляции обычно включает два метода грануляции: горячая резка и холодная резка. Какой метод гранулирования используется, зависит от свойств материала. Полиэтилен и полипропилен обычно используют холодную резку, а ПВХ обычно используют горячую резку. При методе холодной резки материал пластифицируется экструдером и экструдируется в круглую полосу. Круглый экструдированный материал направляется в гранулятор и после водяного охлаждения разрезается на цилиндрические частицы. Метод горячей резки заключается в прямой резке недавно экструдированного круглого пластика на гранулы путем прикрепления вращающегося лезвия к пластине штампа. Гранулят ПВХ для литья под давлением подходит для грануляции методом горячей резки.

Гранулятор горячей резки в основном состоит из двухшнекового экструдера, головной головки, устройства для гранулирования, устройства подачи гранул и охлаждающего вентилятора. Перемешанный материал измельчается и пластифицируется двухшнековым экструдером, а затем экструдируется до нужной формы через головку фиксированной формы. Экструдированный материал нарезается в фиксированную форму с помощью устройства для гранулирования и охлаждается вентилятором во время процесса транспортировки для завершения процесса гранулирования.

Технология дробления и грануляции

Технология дробления и грануляции включает в себя сбор пластиковых отходов и использование дробления, очистки, сушки, гранулирования и других процедур для их переработки. Самым важным этапом является этап сортировки. С помощью оборудования для магнитной сепарации можно удалить металлосодержащие примеси, а смешанные пластиковые отходы можно подвергнуть дальнейшей сортировке. Различные типы отдельных пластиковых переработанных материалов можно разделить на два типа; простой пластик и композитный пластик в зависимости от переработанных пластиковых компонентов.

Применение двухшнекового экструдера-гранулятора

Двухшнековые экструдеры широко используются для физической модификации полимеров: смешивания, наполнения и дозирования или смешивания армирующих волокон, а также могут использоваться для экструзии формованных изделий. Кроме того, двухшнековый экструдер имеет хорошие характеристики подачи и подходит для переработки порошка. Он имеет лучшие функции смешивания, выхлопа, реакции и самоочистки, чем одношнековый экструдер, и может перерабатывать пластмассы и смеси с плохой термостойкостью. Материальное время показывает свое превосходство.

Производство маточной смеси
Смесь пластиковых частиц с высоким содержанием добавок является маточной смесью. Добавки включают пигменты, наполнители и функциональные добавки. Обычно они порошкообразные и легко агломерируются. Двухшнековый экструдер является ключевым оборудованием линии по производству маточной смеси, используемым для гомогенизации, диспергирования и смешивания добавок в полимерной матрице.
Модификация смешивания
Армирующие материалы обеспечивают наилучшие характеристики между матрицей и добавками, наполнителями и армирующими материалами. Стекловолокно является важнейшим армирующим материалом, но другие волокна также могут комбинироваться с полимерными носителями. Добавляя волокна и комбинируя их с полимерами, можно получить материал с высокой прочностью и ударопрочностью.
Выхлоп
Благодаря взаимному зацеплению двух шнеков процесс резки материала в месте зацепления постоянно обновляет поверхностный слой материала. Это улучшает эффект выхлопа, повышая производительность двухшнекового экструдера по сравнению с одношнековым экструдером с выхлопом. Производительность выхлопа. В выхлопной части используется резьбовой транспортирующий элемент с большим шагом. Кольцевая заглушка или элемент с обратной резьбой обычно используется для создания давления в первой дозирующей секции. Расплав, прошедший кольцевую перемычку, поступает в выпускную секцию, давление сбрасывается, и летучие могут выходить.
Реактивная экструзия
Реактивная экструзия представляет собой особый процесс, при котором мономеры связываются в процессе экструзии. Двухшнековый экструдер отлично подходит для реактивной экструзии благодаря своим превосходным характеристикам смешивания. Жидкое сырье добавляется в двухшнековый экструдер в определенной пропорции. Реакция полимеризации происходит под действием перемешивания и затирания, а избыточное тепло реакции рассеивается через бочку. На выходе обычно используется шестеренчатый насос для непосредственной подачи продукта в водокольцевой гранулятор для грануляции.
Прямая экструзия
Поскольку к гранулированным экструдированным пластикам предъявляются невысокие требования к однородности размеров продукта, около 95% гранулированных продуктов используют двухшнековые экструдеры для окончательного смешивания, удаления летучих веществ и реактивной экструзии. Благодаря использованию специальных головок и соответствующего последующего оборудования можно более эффективно производить готовую продукцию, такую как пленки, пластины, трубы и т. д. Прямая экструзия может исключать этапы охлаждения, гранулирования, повторного нагрева и плавления, поскольку материал подвергается меньшему тепловому напряжению и напряжению сдвига. Весь процесс позволяет экономить энергию, а формулу можно легко изменить. Он используется в производстве ПЭ, ТПЭ/ТПО/ТПВ, ПВБ, древесноволокнистых композитов, вспененных изделий, нейлона и биоразлагаемых пластиков. Шестеренчатый насос обычно добавляется для уменьшения колебаний давления в материалах и обеспечения стабильного давления на головку машины.

В процессе производства каждого двухшнекового экструдера мы стремимся соответствовать высоким стандартным требованиям к производительности. Каждый экструдер проходит строгий контроль качества в процессе производства. Оборудование и все компоненты прошли строгий аудит и полную проверку. От дизайна, закупок до производства, мы уделяем внимание каждой детали.

Опубликовано 12 августа 2021 г.

Источник: kknews,
Источник: twgreatdaily,
Источник: рив

Дальнейшее чтение

Актуальная тема

Вас также может заинтересовать .

Заголовок

Знания

Технология высокоскоростной передачи данных — универсальная последовательная шина 4

Спрос на высокоскоростную передачу данных растет день ото дня, что способствовало быстрому развитию технологии USB (универсальной последовательной шины) в последние годы. Появление центрального процессора (ЦП), поддерживающего USB4, символизирует начало новой эры технологии USB.

Заголовок

Знания

Каковы классификации абразивов?

Абразивы — общий термин для абразивов и абразивных инструментов, включая абразивные изделия и абразивные изделия.

Заголовок

Знания

Что такое Силовые машины?

Производство, эксплуатация и техническое обслуживание наземных, морских и воздушных транспортных средств входят в сферу энергетического машиностроения.

Заголовок

Знания

Техническая одежда: технический текстиль

Одним из самых простых способов классификации является классификация текстиля, кроме текстиля для одежды и предметов интерьера, в качестве технического текстиля. Давайте посмотрим, что такое так называемый технический текстиль.

Заголовок

Знания

Что такое Текстильная промышленность?

Предшественником цепи текстильной промышленности является нефтехимическое сырье. После изготовления нейлонового волокна, полиэфирного волокна, вискозного волокна, углеродного волокна и других продуктов из человеческого волокна, оно превращается в пряжу, затем вплетается в ткань, а затем отбеливается, окрашивается, печатается. Процедуры окрашивания и отделки, такие как покрытие, отделка, пошив и пошив швейных изделий или других сопутствующих текстильных изделий. Процесс производства текстиля можно разделить на четыре этапа: волокно, текстиль, крашение и отделка, готовая одежда / домашний текстиль, среди которых текстиль можно разделить на два этапа: прядение и ткачество: прядение — это преобразование ровницы в крученая пряжа. После отправки на фабрику пряжа вставляется в рабочую ось стола текстильной машины, а стол текстильной машины тянет пряжу вверх и отправляет ее на текстильную машину; следующий шаг — шаг ткачества, на этом этапе в текстильной машине используется челнок. Он непрерывно перемещается взад и вперед и, наконец, сплетает его в кусок ткани. После отделки тканевой ткани (включая хлопок, шерсть, синтетическое волокно и т. д.) в коробку ее можно отправить производителям для последующей обработки, чтобы сформировать цепочку текстильной промышленности.

Заголовок

Знания

Автоматический метод определения общего содержания углеводородов в воздухе

Суммарные нефтяные углеводороды представляют собой смесь многих различных соединений. Люди могут подвергаться воздействию нефтяных углеводородов несколькими способами, включая топливные насосы, разлитое на дороге масло и использование химикатов на работе или дома. Некоторые общие нефтяные углеводороды могут воздействовать на нервную систему, вызывая головные боли и головокружение.

Заголовок

Знания

Подводная робототехника — наука и техника для подводных исследований

Подводная робототехника используется не только в спасательных и поисковых работах, она уже применялась при разведке морских ресурсов, топографической съемке морского дна, строительстве и обслуживании морских инженерных сооружений.

Заголовок

Знания

Что такое процесс формования углеродного волокна?

Композитные материалы из углеродного волокна необходимо обрабатывать с использованием процесса формования от препрега до конечной детали. С развитием технологии углеродного волокна процесс формования композитных материалов из углеродного волокна также постоянно совершенствуется. Тем не менее, различные процессы формования композитных материалов из углеродного волокна не существуют для обновления и устранения, и часто различные процессы сосуществуют для достижения наилучшего эффекта в различных условиях и различных ситуациях.

Заголовок

Знания

Что такое конденсатор?

Конденсаторы используются в цепях переменного тока и импульсных цепях. В цепях постоянного тока конденсаторы обычно играют роль блокировки постоянного тока.

Заголовок

Знания

Что такое толщиномер?

Толщиномеры — это инструменты, используемые для измерения толщины материалов и объектов, чтобы удовлетворить различные потребности в высокоточных измерениях и испытаниях.

Заголовок

Знания

Что такое инструмент CBN?

Токарные инструменты из CBN плотно спечены на основе нитрида бора и карбида вольфрама. Твердость нитрида бора близка к PCD. Он обладает превосходной химической стабильностью и не вызывает сродства с железом, кобальтом и металлами на основе никеля. Поэтому он особенно подходит для деформационного упрочнения стали с твердостью выше 45 HRC. Подходят также закаленный чугун и жаропрочная сталь (инконель).

Заголовок

Знания

Различные функции обычных ключей

Гаечный ключ — это инструмент, используемый для закручивания болтов, гаек и других предметов, которые трудно поворачивать вручную. Гаечный ключ — это инструмент, который использует принцип рычага в качестве исполнительного механизма.

ПромышленностьЧеловекПаукЧеловекПаукЧеловекПаукЧеловекПаукЧеловекПаукЧеловекПаукРосомахаКапитан АмерикаЛюди ИксКрокодил

ТемаЧеловекПаукРосомахаКапитан АмерикаЛюди ИксКрокодил

AreaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntigua & BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaireBosnia & HerzegovinaBotswanaBrazilBritish Indian Ocean TerBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCanary IslandsCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChannel IslandsChileChinaChristmas IslandCocos IslandColombiaComorosCongoCook IslandsCosta RicaCote DIvoireCroatiaCubaCuracaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast TimorEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Southern TerGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreat BritainGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuineaGuyanaHaitiHawaiiHondurasHong KongHungaryIcelandIndonesiaIndiaIranIraqIrelandIsle of ManIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakhstanKenyaKiribatiKo rea NorthKorea SouthKuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacauMacedoniaMadagascarMalaysiaMalawiMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMidway IslandsMoldovaMonacoMongoliaMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNambiaNauruNepalNetherland AntillesNetherlands (Holland, Europe)NevisNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorwayOmanPakistanPalau IslandPalestinePanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairn IslandPolandPortugalPuerto RicoQatarRepublic of MontenegroRepublic of SerbiaReunionRomaniaRussiaRwandaSt BarthelemySt EustatiusSt HelenaSt Kitts-NevisSt LuciaSt MaartenSt Pierre & MiquelonSt Vincent & GrenadinesSaipanSamoaSamoa AmericanSan MarinoSao Tome & PrincipeSaudi ArabiaSenegalSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSpainSri LankaSudanSurinameSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTahitiTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTogoTokelauTongaTrinidad & T obagoТунисТурцияТуркменистанТёркс и КайкосТувалуУгандаВеликобританияУкраинаОбъединённые Арабские ЭмиратыСоединенные Штаты АмерикиУругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамВиргинские острова (Британия)Виргинские острова (США)Остров УэйкОстров Уоллис и ФутанаЙеменЗаирЗамбияЗимбабве

Приостановить

тристик арку

Лорем ипсум

Долор сит амет

Мори лакус авг

скалярный

Сед Ронкус

максимус

Идентификатор Nunc

ниси коммодо

Проин ут гной

Прозрачный

Применить

Поли(этен) (полиэтилен)

Каждый год производится более 80 миллионов тонн полиэтилена, часто известного как полиэтилен и полиэтилен, что делает его самым важным пластиком в мире. Это составляет более 60% этилена, производимого каждый год.

Поли(этен) производится в трех основных формах: низкой плотности (LDPE) (< 0,930 г см ^-3 ) и линейной низкой плотности (LLDPE) ( ca 0,915-0,940 г см ^-3 ) и высокой плотности (ПЭВП) ( ca 0,940-0,965 г см ^-3 ).

Форма LDPE или LLDPE предпочтительна для пленочной упаковки и электроизоляции. ПЭВП выдувается для изготовления контейнеров для бытовых химикатов, таких как моющие средства, и барабанов для промышленной упаковки. Он также экструдируется в виде трубопровода.

Все формы можно использовать для изделий, изготовленных методом литья под давлением, таких как ведра, ящики для пищевых продуктов и миски для мытья посуды (таблица 1).

	В 2013, 2015	2018 (оценка)
Мир	81,8	99,6
Северная Америка ²	16,0	18,1
Европа ³	12,9	13,8
Азиатско-Тихоокеанский регион	36,6	47,5
Прочие	16,3	20,2

1. Freedonia, 2014
2. США: 17,4 млн. Тонн в 2014 году.

ПЭНП LLDPE* HDPE* Мир ⁴ 18,7 24,1 37,5 США ⁵ 3,2 6,3 7,9 Европа ⁶ 8,2 ⁷ 5,8

4. Nexant и ChemVision, 2014 г.
5. Руководство по химическому бизнесу, 2015 г., Американский химический совет
6. Plastics- the Facts 2016, PlasticsEurope, 2016
7. LDPE плюс LLDPE

* Многие заводы могут производить обе формы полиэтилена и изменять объем производства каждого типа в кратчайшие сроки. Оба используют катализатор Циглера (или Филлипса). Если используется чистый этилен, образуется ПЭВП. ЛПЭНП получают, когда к этилену добавляют небольшое количество другого алкена, например, бут-1-ена.

Другая форма, обсуждаемая ниже, mLLDPE, в настоящее время производится в гораздо меньших количествах.

Поли(этен) получают несколькими способами путем аддитивной полимеризации этена, который в основном получают крекингом этана и пропана, лигроина и газойля.

В Бразилии строится новый завод по производству полиэтилена из этилена, получаемого из сахарного тростника с использованием биоэтанола. Иногда его называют поли(этилен) на биологической основе (полиэтилен на биологической основе).

Поли(этилен) низкой плотности (LDPE)

Процесс осуществляется при очень высоком давлении (1000-3000 атм) при умеренных температурах (420-570 К), как можно предсказать из уравнения реакции:

Это процесс радикальной полимеризации, в котором используется инициатор, такой как небольшое количество кислорода и/или органический пероксид.

Этен (чистота более 99,9%) компримируется и вместе с инициатором направляется в реактор. Расплавленный полиэтилен удаляют, экструдируют и нарезают на гранулы. Непрореагировавший этен рециркулируют. Средняя молекула полимера содержит 4000-40 000 атомов углерода, с множеством коротких разветвлений.

Например,

Может быть представлен:

На 1000 атомов углерода приходится около 20 ответвлений. Относительная молекулярная масса и разветвление влияют на физические свойства ПЭНП. Ветвление влияет на степень кристалличности, которая, в свою очередь, влияет на плотность материала. LDPE обычно аморфен и прозрачен с кристалличностью около 50%. Ответвления не позволяют молекулам плотно прилегать друг к другу, и поэтому он имеет низкую плотность.

Поли(этен) высокой плотности (HDPE)

В основном в производстве ПЭВП используются два типа катализатора:

Металлоорганический катализатор Циглера-Натта (соединения титана с алюминийалкилом).
неорганическое соединение, известное как катализатор типа Филлипса. Хорошо известным примером является оксид хрома (VI) на кремнеземе, который получают обжигом соединения хрома (III) при 90–198–90–199–1000 К в кислороде с последующим хранением перед использованием в атмосфере азота.

ПЭВП производится тремя способами. Все они работают при относительно низких давлениях (10-80 атм) в присутствии катализатора Циглера-Натта или неорганического катализатора. Типичный диапазон температур составляет 350–420 К. Во всех трех процессах водород смешивают с этеном, чтобы контролировать длину цепи полимера.

(i) Суспензионный процесс (с использованием либо CSTR (реактора непрерывного действия с мешалкой), либо контура)

Катализатор Циглера-Натта в виде гранул смешивают с жидким углеводородом (например, 2-метилпропаном (изобутаном) или гексаном ), который просто действует как разбавитель. Смесь водорода и этилена пропускают под давлением в суспензию, и этилен полимеризуется в ПЭВП. Реакция происходит в большом петлевом реакторе при постоянном перемешивании смеси (рис. 4). При открытии клапана продукт высвобождается, а растворитель испаряется, оставляя полимер, все еще содержащий катализатор. Водяной пар, протекающий с азотом через полимер, вступает в реакцию с каталитическими центрами, разрушая их активность. Остаток катализатора, оксиды титана (IV) и алюминия, остается смешанным в незначительных количествах с полимером.

Рисунок 5. Суспензионный процесс с использованием петлевого реактора.
С любезного разрешения Total.

Рисунок 4. Производство полиэтилена с использованием суспензионного процесса
в петлевом реакторе.

(ii) Растворный процесс

Второй метод включает пропускание этилена и водорода под давлением в раствор катализатора Циглера-Натта в углеводороде (C ₁₀ или С ₁₂ алкан). Полимер получают аналогично суспензионному способу.

(iii) Газофазный процесс

Рисунок 6. Газофазный процесс низкого давления.

Смесь этилена и водорода пропускают через катализатор Филлипса в реакторе с неподвижным слоем (рис. 6).

Этен полимеризуется с образованием зерен ПЭВП, взвешенных в протекающем газе, которые выходят из реактора при открытии клапана.

Современные установки иногда используют два или более отдельных реактора последовательно (например, два или более шламовых реактора или два газофазных реактора), каждый из которых находится в слегка различающихся условиях, так что свойства различных продуктов из реакторов присутствуют в полученной полимерной смеси, что приводит к широкому или бимодальному молекулярно-массовому распределению. Это обеспечивает улучшенные механические свойства, такие как жесткость и ударная вязкость.

Рисунок 7. Гранулы полиэтилена, которые затем используются для изготовления пленки, экструдированной в трубы или формованной.
С любезного разрешения Total.

Порошок ПЭВП, выходящий из любого из описанных выше реакторов, отделяют от разбавителя или растворителя (если он используется), экструдируют и измельчают в гранулы.

Этот метод дает линейные полимерные цепи с небольшим количеством ответвлений. Молекулы полиэтилена могут располагаться ближе друг к другу. Полимерные цепи можно представить следующим образом:

Это приводит к прочным межмолекулярным связям, что делает материал более прочным, плотным и жестким, чем LDPE. Полимер не прозрачен.

Линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE)

Полиэтилен низкой плотности имеет множество применений, но метод производства под высоким давлением требует больших капитальных затрат. Тем не менее, была разработана элегантная технология, основанная как на катализаторах Циглера-Натта, так и на неорганических катализаторах, для производства линейного полиэтилена низкой плотности из полиэтилена низкой плотности, свойства которого даже лучше, чем у полиэтилена низкой плотности. При выборе катализатора Циглера-Натта можно использовать любой из трех процессов: суспензионный, растворный и газовый. Газофазный процесс используется, когда используется неорганический катализатор.

Небольшие количества сомономера, такого как бутен-1 или гекс-1-ен, добавляют к исходному сырью. Мономеры полимеризуются случайным образом, и вдоль линейных цепочек есть небольшие разветвления, состоящие из нескольких атомов углерода.

Например, с бут-1-еном CH ₃ CH ₂ CH=CH ₂ структура полимера следующая:

Боковые цепи известны как боковые группы или короткие цепи разветвление. Молекула может быть представлена как:

Структура в основном линейная, но из-за коротких разветвлений цепи имеет низкую плотность. Структура придает материалу гораздо лучшую упругость, прочность на разрыв и гибкость без использования пластификаторов. Это делает линейный полиэтилен низкой плотности идеальным материалом для изготовления пленочных изделий, например, используемых для обертывания.

Свойства полимера и, следовательно, его применение можно варьировать, изменяя соотношение этилена и сомономера и используя разные сомономеры. Все это можно сделать, не останавливая завод, что является огромным преимуществом.

Металлоценовый линейный полиэтилен низкой плотности (мЛПЭНП)

Рисунок 8. Полиэтиленовая пленка широко используется для упаковки пищевых продуктов.
С любезного разрешения BP.

Этот полиэтилен, известный как mLLDPE, производится с использованием нового семейства катализаторов – металлоценов. Другое название этого семейства — катализатор с одним центром . Преимущество заключается в том, что mLLDPE гораздо более гомогенен с точки зрения молекулярной структуры, чем классический LLDPE, полученный с помощью катализаторов Циглера-Натта. Каждый катализатор представляет собой катализатор с одним центром, который производит одну и ту же цепь РЕ. Химики сравнили структуру металлоценов со структурой сэндвича. Существует переходный металл (часто цирконий или титан), «заполняющий» дыру между слоями органических соединений.