Полимерные углеводороды – самый распространенный и хорошо изученный класс полимеров, молекулу формируют всего два химических элемента – углерод и водорода, эти соединения названы органическими.
Структуру полимерного ряда составляют мономеры с различным строением углеродного скелета, в общем случае мономеры являются продуктом переработки нефти, попутного и природного газа. Исследования полимеров этого ряда начались в начале прошлого века, а во второй половине века выделились в самостоятельную научную область.
Применение технологий модификации и сополимеризации позволяет получить из базовых полимеров тысячи устойчивых полимерных структур, называемых пластмассами.
Массово производятся следующие полимерные углеводороды:
Объем мирового производства полимеров составляет почти 250 миллионов тонн, по объемам уступает только производству стали. Лидирующие позиции на рынке занимают китайские и американские производители, российская доля на мировом рынке составляет около 2%.
Полимеры производятся в виде порошков и гранул, такая форма называется первичной и является сырьем для дальнейшей переработки.
Из первичного материала изготавливают объемные изделия, листы, пленки, синтетическую пряжу.
Основные способы переработки сырья:
- Литье под давлением в вакууме,
- Ротационное формование,
- Экструзия,
- Вспенивание паром или инертными газами.
Полиэтилен
Производится в виде полупрозрачных белых капсул путем полимеризации этилена, химически устойчивый, морозостойкий материал, плавится при температуре 80-120 градусов. В зависимости от длины полимерных цепочек, полиэтилен разделяют на группы с низкой и высокой плотностью, различается ряд промежуточных структур. Международное обозначение полимера – PE, российское – ПЭ.
В качестве общих свойств для всех модификаций ПЭ отмечается: устойчивость к концентрированным щелочам и кислотам, сохраняет свойства при контакте с водой, подвергается деструкции под воздействием солнечного ультрафиолета. При нагревании плавится, вытягивается в нити, при нормальных условиях не возгорается, горение поддерживает слабо, горит без копоти.
Утилизируется путем переработки во вторичный ПЭ, может использоваться повторно.
Полистирол
Производится в виде прозрачных капсул-цилиндров путем полимеризации стирола, капсулы хрупкие и напоминают осколки стекла. Растворяется в ацетоне и концентрированных кислотах, слаборастворим в бензине. Плавится при 240 градусов, при температуре 75 градусов начинает терять прочность. Полимер является объектом многочисленных исследований, число изученных и внедренных в производство сополимеров составляет несколько десятков. Основным недостатком является горючесть материала и выделяется при горении вредного для здоровья диоксида углерода, это свойство затрудняет утилизацию. Обозначение – PS (ПС).
Изделия из ПС отличаются хрупкостью, это свойство усиливается при отрицательных температурах, недостаток устраняется различными присадками.
Полипропилен
Производится в виде гранул белого цвета путем полимеризации пропилена. Полимер устойчив к щелочам и кислотам, плавится при 170 градусах, в ряду полимерных углеводородов является самым легким. Отличается твердостью, стойкостью к механическим повреждениям, устойчивостью к воздействию внешней среды, не растрескивается – по этим характеристикам превосходит полиэтилен и постепенно вытесняет его. Важным свойством является возможность кипячения и стерилизации изделий из полипропилена паром. Материал экологичен, отходы перерабатываются во вторичный полипропилен. Обозначение – PP (ПП).
