Polietilén | ||
Azonosítás | ||
---|---|---|
IUPAC név | poli (metilén) | |
Szinonimák |
polietilén, etilén |
|
N o CAS | ||
N o ECHA | 100,121,698 | |
N o E | E914 (oxidált PE viasz) | |
Mosolyok |
* CC * , |
|
Megjelenés | változó alakú tömör fehér | |
Kémiai tulajdonságok | ||
Brute formula | (C 2 H 4 ) n | |
Fizikai tulajdonságok | ||
T ° üveg átmenet | ~ −110 ° C ( γ átmenet ) |
|
T ° fúzió | 85 , hogy 140 ° C-on | |
Oldhatósági paraméter δ | 16,2 MPa 1/2 | |
Térfogat | 0.91 - 0.96 g · cm -3 | |
Öngyulladási hőmérséklet | 330 , hogy 410 ° C-on | |
Lobbanáspont | 341 ° C | |
Elektronikus tulajdonságok | ||
Dielektromos állandó | 2,3 ( 1 kHz , 23 ° C ) | |
Óvintézkedések | ||
IARC osztályozás | ||
3. csoport: Emberre nézve rákkeltő hatása nem osztályozható | ||
Egység SI és STP hiányában. | ||
A polietilén ( PE általános rövidítés ) vagy polietilén az etilén polimerjeire utal . Az egyszerű és olcsó gyártás a PE a leggyakoribb műanyag , 100 millió tonnával, a 2018-ban előállított műanyagok körülbelül egyharmadával és a csomagolás felével .
PE családjához tartozó a poliolefinek olyan polimer anyag a szintézis a petrolkémiai és polipropilén (PP) , a PVC és polisztirol (PS) . A üvegesedési hőmérséklete nagyon alacsony (közel -110 ° C-on ), és annak olvadáspontja lehet szerinti fokozat eléréséhez 140 ° C-on , de a mechanikai szilárdság meghajlik a lényegében 75 és 90 ° C-on . A polipropiléntől eltérően az üzemi hőmérséklet nem haladhatja meg a víz forráspontját. Parafin jellege megmagyarázza nagy kémiai tehetetlenségét . Különböző típusú polietilének léteznek, ideértve az alacsony sűrűségű ( LDPE ) és a nagy sűrűségű ( HDPE ) homopolimereket és a kopolimereket ( például LLDPE , plasztomerek ).
Égése során különféle gázok keletkeznek (több mint 200, potenciálisan némelyik mérgező: furánok , acetaldehid , telítetlen vagy aromás szénhidrogének ( benzol ), ecetsav vagy propánsav, de nitrogén- monoxid , szén-monoxid és CO2 is , amelyeket levegőszennyezőnek tekintenek. .
A név abból a tény, ez úgy kapható meg polimerizációs a monomerek az etilén (CH 2 = CH 2 ) egy komplex szerkezetének általános képlet - (CH 2 -CH 2 ) n - .
A polietilén az egyetlen poliolefin, amely gyökös úton állítható elő .
A polietilén elsősorban petrolkémiai anyagokból származik . Júniusban 2007-es , a brazil cég Braskem bejelentette tanúsítására zöld polietilén , polimerizált etilén nyert etanol önmagában erjesztésével nyernek cukornád .
A polietilének lehetnek
Vezetéknév | Betűszó franciául | Betűszó angolul | Rövidítés az EN ISO 1043-1 szerint | Szintézis | Kapcsolatok | Sűrűség (g / cm 3 ) |
---|---|---|---|---|---|---|
Nagyon kis sűrűségű polietilén | PE-TBD | VLDPE, nagyon kis sűrűségű polietilén | PE-VLD | Alacsony nyomású Ziegler-Natta katalízis ( < 10 bar ) és metallocén katalízis (mPE-TBD) | ||
Lineáris kis sűrűségű polietilén | PE-BDL | LLDPE, lineáris kis sűrűségű polietilén | PE-LLD | Kopolimerizáció a olefinek Ziegler-Natta katalizátor jelenlétében, alacsony nyomáson ( < 10 bar ) | Rövid | |
Kis sűrűségű polietilén | PE-BD | LDPE, kis sűrűségű polietilén | PE-LD | Radikális polimerizáció nagyon nagy nyomáson | Hosszú és rövid, szabálytalanul elosztva | 0,910 - 0,925 |
Közepes sűrűségű polietilén | PE-MD | MDPE, közepes sűrűségű polietilén | PE-MD | Phillips katalizátor | 0,926 - 0,940 | |
Nagy sűrűségű polietilén | PE-HD | HDPE, nagy sűrűségű polietilén | PE-HD | Ziegler-Natta katalízis és metallocén katalízis (mPE-HD) |
Az alacsony sűrűségű polietilént 1933- ban találták ki EW Fawcett és RO Gibson angol mérnökök. Nagy sűrűségű polietilént 1953- ban szintetizált Karl Ziegler német vegyész és csapata. Lineáris kis sűrűségű polietilént találtak a PE-BD helyettesítésére 1979-ben.
A polietilén egy hőre lágyuló , áttetsző, kémiailag inert polimer (jobban ellenáll az erős oxidálószereknek, mint a polipropilén), könnyen kezelhető és ellenáll a hidegnek.
A PE három fő családja a HDPE (nagy sűrűségű PE), az LDPE (alacsony sűrűségű PE) és az LLDPE (lineáris kis sűrűségű PE).
Az LDPE elágazóbb, mint a HDPE, ami azt jelenti, hogy a láncok kevésbé illeszkednek egymáshoz. A van der Waals típusú intermolekuláris erők ezért gyengébbek. Ez alacsonyabb kristályosságot , alacsonyabb sűrűséget, nagyobb alakíthatóságot és ütésállóságot eredményez . Ezzel szemben a HDPE merevebb .
A polietilén egy széles körben használt szintetikus polimer. Különösen a műanyag csomagolás (élelmiszer-ipari, mezőgazdasági felhasználásra szánt filmek stb. ) Felét teszi ki .
A polietilén leglátványosabb felhasználása a műanyag zacskó :
A fő alkalmazási HDPE merev termékek: lombikok ( mosószerek , kozmetikumok , stb ), palackok , Tupperware- típusú dobozok, marmonkannák, személygépkocsi tüzelőanyag tartályok, stb
A fő alkalmazási az LDPE rugalmas termékek: táskák, filmek, zacskók, szemeteszsákok , ragasztószalag , flexibilis tartályok ( ketchup , hidratáló , stb ), stb
A térhálósított polietilén (PEX) jobban megtartja a hőt, mint a PE. Az elektromos kábelhüvelyek gyártásához a térhálósítást általában extrudálás után hajtják végre .
A nagyon nagy molekulatömegű polietilént , például a Dyneema-t használják nagy teljesítményéhez (40% -kal magasabb szilárdság / tömeg, mint az aramid ( Kevlar )). Megtalálható sporteszközökben (síelés, snowboard , szörfözés, sárkányok stb. ) , Védőeszközökben, különösen ballisztikus ( golyóálló mellények ) vagy motorkerékpárokban (nagy kopásállóságú ruházat), műtéti implantátumokban , jégpályák jégpótló lemezeiben stb. Költsége jóval magasabb, mint más polietiléneké.
A polietilén szintén élelmiszer-adalékanyag (oxidált polietilén viasz E914 ).
Megjegyzés: A poli (etilén-tereftalát) gyakran hivatkozott a betűszó, PET, nem polietilén, hanem egy telített poliészter előállításához felhasznált a textilszálak , ital palack , csomagolás , stb
2014-ben Franciaország a polietilén egyértelmű importőre volt a francia szokások szerint. Az átlagos tonnánkénti importár 1100 euró volt.
A polietilént szintetizálják etilénből, amelyet maga többnyire kőolajból vagy földgázból állítanak elő , bár megújuló forrásokból nyerhető . Ez a műanyag nemcsak hulladékgazdálkodása miatt jelent komoly hulladékgazdálkodási kérdést, hanem azért is, mert nagyon stabilnak és szinte biológiailag nem lebonthatónak tekintik , ezért hajlamos felhalmozódni a környezetben.
A laboratóriumban azonban lehetséges a PE részleges biológiai lebontása baktériumok , Enterobacter asburiae YT1 és Bacillus sp. A táplálékmoly ( Plodia interpunctella ) lárvájának belében lévő YP1 : a PE vékony filmjeinek 28 napos inkubálásával ezekből az életképes baktériumokból álló biofilmek képződnek. Csökkentették a műanyag fóliák hidrofób jellegét azáltal, hogy porózussá tették őket. Nyomokban kutak és üregek ( 0,3 , hogy 0,4 um mély) figyeltünk meg pásztázó elektronmikroszkóppal és atomerő mikroszkóppal felületén ezeknél a polietilén filmek, és kialakulását karbonil csoportok igazoltuk. Szuszpenziós tenyészetek a két baktériumtörzs YT1 és YP1 (108 sejt / ml) leromlott körülbelül 6,1 ± 0,3% és 10,7 ± 0,2% a PE fóliák ( 100 mg ), illetve az inkubációs időszak 60 nap. A maradék PE filmek molekulatömege alacsonyabb volt, és 12 lebomlási mellékterméket (vízoldható) is kimutattak. A szerzők eredményeiket ígéretesnek tartják a PE biológiai lebomlásához a környezetben.
A közepén -1970s , kísérletet tettek, hogy értékelje a toxicitása a termékeket a három fő formája termikus bomlásának ( Pirolízis , termo-oxidációs és égő égési ) polietilén, felhasználásával gázkromatográfia és gáz -spektrometria. Tömeg -re, például a munka Michal, Mitera és Tardon ( 1976 ). A kémikusok ezután különösen az aldehideket találják meg a hőoxidáció eredményeként.
A 1981 , Hoff és Jacobsson érdekelt a termékek megjelent a termo-oxidációja kis sűrűségű polyetylene (LDPE) egy viszonylag alacsony hőmérsékleten (264-289 ° C) körülmények között, ezért az alacsony illékonyság (+/- 4% ). Ebben az esetben 44 LDPE termikus bomlásterméket találtak; "Szénhidrogének, alkoholok, aldehidek, ketonok, savak, ciklikus éterek, ciklikus éterek, ciklikus észterek és hidroxi-karbonsavak" . Tizenhat oxigénnel kezelt vegyületet is meghatároztak (főleg zsírsavakat és aldehideket). Ezen a hőmérsékleten a polietilén főleg hangyasavat szabadít fel .
A gázok in situ mintavételének továbbfejlesztett technikái (a kemencében vagy annak kijáratánál) jobban megértették, hogy hol és mikor jelennek meg vagy tűnnek el bizonyos égési melléktermékek (minimalizálva e gázok másodlagos reakcióit a levegővel). mintavételi rendszer). A 1982 , kutatók ezután azzal jellemezve, különösen pirolitikus bomlástermékek és oxidációs termékek. Az előbbiek telített és telítetlen szénhidrogének széles skáláját jelentik, szénláncok C2-től C23-ig terjednek, amelyek termékaránya a körülményektől függően alig változik. A másodlagos termékek, vagyis az oxidáció útján történő lebomlás közül különösen acetont , acetaldehidet , ecetsavat és kis mennyiségű akroleint találunk (az égési körülményektől függően nagyon változó mennyiségben és arányban).
Röviddel ezután ( 1984-ben ) az Egyesült Államokban , a laboratóriumban, de egy égetőmű kemencéjének körülményeit szimuláló készülékben Hawley-Feder és munkatársai a polietilén magas hőmérsékleten történő égését tanulmányozzák a gőzök és gőzök azonnali visszanyerésével. (hideg csapdákban, folyékony nitrogénnel ) és üveggyapoton gázkromatográfiás analízishez, és ezt négy hőmérsékleten (800, 850, 900 és 959 ° C).
A 1994 , megerősítést nyert, kísérletek során a belső égésű polietilén, hogy a mennyisége jelen lévő oxigén az égési kamrában erősen befolyásolja a típusú gázok amely forma az égéskamrában (policiklusos aromás szénhidrogének (PAH-k), különösen.), És a az el nem égett megsemmisítése.
Ezután a különféle típusú polietilén (PE) gőzeinek és égési füstjeinek kémiai összetételét finomítani lehet az analitikai berendezések fejlődésének köszönhetően, például a Piao & al (1999) által alkalmazott GC-FID és GC-MSD laboratóriumi kemence állítható légárammal, 600 és 900 ° C közötti hőmérsékleten; alacsony hőmérsékleten többnyire szénhidrogének keletkeznek, míg policiklusos aromás szénhidrogénvegyületek magasabb hőmérsékleten jelennek meg. A felhasznált anyag több vegyület azonosítását tette lehetővé, mint a korábbi vizsgálatokban).
Más szerzők, köztük a Font & al, 2004-ben adatokat közöltek a polietilén elégetése során keletkező illékony és félig illékony vegyületekről (valamint a kemencében történő evolúciójukról), különböző körülmények között (4 égési ciklus 500 és 850 között) ° C, 2 különböző minta / levegő tömegaránnyal és két pirolitikus ciklussal azonos hőmérsékleten). Itt, körülbelül 500-600 ° C-on, a polietilén égése során az oxigén hiányában (pirolitikus bomlás) oxigénhiány (különösen aldehidek) jelenlétében oxigénhiány (oxigénvegyületek) jelenlétében α, ω-olefinek, α-olefinek és n-paraffinok keletkeznek. A szén-oxidok és könnyű szénhidrogének magas termelését szintén bizonyították. Ez a munka megerősítette a káros PAH-ok ( policiklusos aromás szénhidrogének ) megjelenését magasabb hőmérsékleten (az égéstérben lévő pirolitikus puffadások kialakulása miatt, ha a kifejlődött félig illékony vegyületek nem tökéletesen keverednek oxigénnel). Összesen több mint 200 kémiai szennyező anyagot azonosítottak a polietilén égéstérben. Ha fénynek, levegőnek és légköri páratartalomnak van kitéve, ez a szennyező koktél még jelentősen fejlődhet.
A háztartási hulladék égetők , polietilén gyakran tintával, szennyezett, és összekeverjük más műanyagok vagy más hulladékok ( lehetőleg formájában CSR ); brómozott égésgátlókat is tartalmazhat; pl. a vörös foszfor (kis mennyiségben) a polietilén vagy más adalékanyagok általános égésgátlója volt ); ezekben az esetekben más gázokat és mikrorészecskéket vagy elégetlen nanorészecskéket képes előállítani, mint amelyeket az elmélet vagy a laboratóriumi vizsgálatok előírtak.
A papír és polietilén csomagolások maradványaiból előállított CSR egyik fajtája üzemanyagként használható a megfelelő ipari kazánokban (az ebből a keverékből készült téglák 700–900 ° C-ig égnek), de több mint 30 tömegszázalék bevezetése egy polietilénből, egy 2004-es tanulmány szerint „nagyon magas PAH- kibocsátást okoz . Ezenkívül a PE 30% -ot meghaladó tömegfrakciói esetén elsősorban nehéz PAH-ok képződnek, amelyek mérgezőbbek, mint a könnyű PAH-k ”).
Mindezen okokból kifolyólag a polietilént soha nem szabad a kertben, a szabadban, a kandallóban vagy a háztartási betétben égetni, hanem csak megfelelő szűrőkkel ellátott kazánokban vagy speciális létesítményekben.
A 2010 Zhuo és kollégái sikeresen előállított szén nanocsövek keresztül szekvenciális pirolízise és elégése polietilén.